旋转导向钻井技术介绍

Steering Ribs
Hydraulic Piston
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（1）AutoTrak RCLS系统
•导向原理：通过液压可推动活塞分别对3 个稳定块施加不同的压力，
其合力就使钻具沿某一特定方向偏移，从而在钻进过程中使钻头产生 一个侧向力，保证钻头沿这一方向定向钻进。
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Steering Principle
Non Rotating Sleeve w/ Steering Ribs & Inclination Sensors
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（1）AutoTrak RCLS系统
•核心工具
• 非旋转可调扶正器滑套：近钻头井斜传感器、电子控制元件、液 压控制阀和活塞。
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Non Rotating Steerable Stabilizer
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1、旋转导向钻井技术概述
（1）技术关键：井下旋转导向
核心是井下旋转导向钻井工具系统。 钻柱在旋转钻进过程中实现准确增斜、稳斜、降斜及扭方位。
（2）技术优势
井下工具一直在旋转状态下工作，因此井眼净化效果更好，井 身轨迹控制精度更高，位移延伸能力更强。
（3）应用范围
广泛用于井下马达滑动钻进比较困难的深井、大斜度井、大位 移井、水平井、分支井，以及易发生粘卡的情况。
工ห้องสมุดไป่ตู้方式
静态偏置 推靠式 调制式 静态偏置 指向式
代表系统
AutoTrak RCLS PowerDrive SRD Geo-Pilot
旋转导向程度
工具系统 外筒不旋转 全旋转 工具系统 外筒不旋转
造斜能力 （°/30m） 6.5 8.5 5.5
位移延伸 能力 低 高 中
螺旋 井眼 存在 存在 消除
井眼尺寸 （mm） 216～311 152～311 216～311
Non Rotating • 1997 年注册为AutoTrak，正式推向市场 。 Sleeve
•用连续旋转钻井方式钻成理想的井斜和方位，既可以精确地按照 设计钻进，也可在油藏内精确地进行地质导向钻井。 MWD
Rotating Drive Shaft
Formation Evaluation “Gamma Ray + Resistivity”



Automated Steering of the downhole tool while drilling ahead Bypass valve at the stand pipe creates coded flow rate variations of ±15% Commands for Steering and to control the MWD / LWD operation
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Surface Equipment
Sensor Interface / Decoding Unit (TR700) Other Sensors Transducer Signal By Pass Controller DrillByte Computer
Static side force, dynamic control
High Side
Bearing Housing Sleeve
High Side
Sleeve Orientati on Direction
P2 Bit Side Force
=
P3
P1
Magnitude
Drive Shaft
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（1）AutoTrak RCLS系统
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旋导闭环系统可不起下钻自动调整钻具导向性能
提高钻井效率和轨迹控制的灵活性
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2、旋转导向钻井系统分类
（1）根据导向方式分类
推靠式（Push the Bit）：在钻头附近直接给钻头提供侧向力。 指向式（Point the Bit）：通过近钻头处钻柱的弯曲使钻头指 向井眼轨迹控制方向。 推靠式
整体设计
①非旋转固定套筒上装有能够单独操作的、可调的导向筋，导向筋 可以在钻头上形成侧向力，以便进行造斜或保持现在的井眼轨迹；
②井下计算机和传感器可连续监测和控制相对于下步目标的当前井 眼轨迹，地面与地下的实时双向通信联系。
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Control principle two way communication
两种偏置工作方式对比
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2、旋转导向钻井系统分类
（3）综合考虑导向方式和偏置方式分类
静态偏置推靠式： Baker Hughes Inteq公司AutoTrak RCLS。
动态偏置推靠式（调制式）： Schlumberger Anadrill公司 PowerDrive SRD。
静态偏置指向式：Halliburton Sperry-sun公司Geo-Pilot系统。
侧向力
偏置机构
钻头倾角
指向式
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2、旋转导向钻井系统分类
（2）根据偏置机构的工作方式分类
静态偏置式：偏置导向机构在钻进过程中不与钻柱一起旋转，从 而在某一固定方向上提供侧向力。 调制式：偏置导向机构在钻进过程中与钻柱一起旋转，依靠控制 系统使其在某一位置定向支出提供导向力。
旋转导向钻井系统的工 作机理都是靠偏置机构 (Bias Units)偏置钻 头或钻柱而产生导向。
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3、典型的旋转导向钻井系统
（1）AutoTrak RCLS系统： Baker Hughes公司 （2）PowerDrive SRD系统：Schlumberger公司 （3） Geo-Pilot系统：Halliburton公司
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（1）AutoTrak RCLS系统
概述
• 1993年，意大利AGIP公司与美国BakerHughes INTEQ公司合作 在早期的垂直钻井系统(VDS)和直井钻井装置(SDD)基础上研制 了旋转闭环系统(RCLS)。 Triple Combo
旋转导向钻井技术简介
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主要内容
1. 旋转导向钻井技术概述 2. 井下旋转导向钻井系统分类
3. 典型的旋转导向钻井系统
（1）AutoTrak RCLS系统： Baker Hughes公司 （2）PowerDrive SRD系统：Schlumberger公司 （3） Geo-Pilot系统：Halliburton公司
Oil Reservoir
Control Valves
Rotating Drive Shaft Steerable Stabilizer Sleeve
Sensor Electronics for Inclination Measurement Rotating M30 Brush Connection