GeoPilot 旋转导向系统
国内外旋转导向钻井系统导向原理
息与设计数据进行对比，自动产生控制命令； 也可按 照地面指令来控制液压系统的液压力。 2． 2 Noble Corp． NDT 的 Well Director 和 Express Drill
Well Director 系统的井下工具系统主要由旋转 驱动心轴和不旋转外筒 2 大部分组成。不旋转外筒 内部设计有井下微处理器，传感器电子短节，液压导 向执行机构，其中液压导向执行机构包括控制阀和 活塞驱动的导向翼肋，共 4 个导向翼肋。由于 AutoTrak RCLS 系 统 和 Well Director 系 统 都 源 于 德 国 KTB 项目开发的直井钻井系统，所以这 2 种系统工 作原理 类 似［8］。Express Drill 系 统 在 Well Director 的基础上做了部分的改进，最大的特点就是实现了 结构的模块化，使得该系统更容易拆装和维护保养， 更能满足实际钻井的需要。 2． 3 中国海洋石油集团公司的可控偏心器式旋转 导向钻井工具系统
2012 年第 39 卷第 9 期
探矿工程（ 岩土钻掘工程）
55
模式与贝克休斯公司的 AutoTrak 旋转闭环钻井工 具通过在 3 个翼肋上施加不同的压力形成导向力 矢量来控制井眼轨迹的导向控制模式有着本质的差 别［9］。
收稿日期： 2012 － 04 － 12 基金项目： 国土资源部基金项目“页岩气调查及勘探开发钻井技术研究”（ 2009GYXQ15 － 11 － 03） 作者简介： 雷静（ 1987 － ） ，男（ 土家族） ，湖南人，中国地质大学（ 北京） 硕士研究生，中交四航工程研究院有限公司，钻井工程专业，从事钻探 工具设计和工艺研究工作，北京市海淀区学院路 29 号，leijingcugb@ hotmail． com。
旋转导向钻井智能钻井介绍 Auto Trak,Power Drive, Geo Pilot
目录
旋转导向钻井技术概况
背景：为克服滑动导向技术的不足，从20世纪80 年代后期，国际上开始研究旋转导向钻井技术。 发展：20世纪90年代初期,多家公司形成了商业化 的旋转导向技术，目前有三种比较成熟导向系统。 组成：旋转导向钻井系统实质上是一个旋转导向 工具与测量传输仪器（MWD/LWD）联合组成的井下 闭环工具系统。 应用：非常适合目前开发特殊油藏的超深井、高 难度定向井、水平井、大位移井和水平分支井等。
3、动态指向式旋转导向钻井工具
4、基于旋转导向钻进方式的可控弯接头系统 5、指向式旋转导向钻井工具
动态推进式旋转导向钻井工具
• 胜利油田承担国家“863”计划“旋转导向钻井系统关键
技术研究”后,与西安石油大学联合开发 • 原理：斯伦贝谢的PowerDrive基本一样。
• 现状：进行了20 多次的地面试验,2006 年8 月在营122斜
动态指向式旋转导向钻井工具
由海洋石油工程股份有限公司及西南石油大学，结合了哈 里伯顿的Geo–Pilot的指向式结构和斯伦贝谢的Power Drive的随钻的下盘阀结构，提出了动态指向式旋转导向
钻井工具的设计思想,目前还停留在理论阶段。
基于旋转导向钻进方式的可控弯接头系统
由西安石油大学机械工程学院中原油田第三采油厂在CNPC
典型旋转导向钻井工具介绍
• Baker Hughes推出的Auto Trak不旋转外筒式 闭环自动导向钻井系统。
• Schlumberger Anadrill公司的Power Drive
全旋转导向钻井系统。 • Sperry-Sun 产品服务公司推出的Geo-Pilot 旋转导向自动钻井系统。
1.Auto Trak 旋转导向钻井系统
哈里伯顿旋转导向GP Brief Introduction for Rig Crew_V02
心环总成组成了精细、紧凑经久耐用的计算机控制的偏心单元，两
个偏心环驱动驱动轴偏离钻具中心，致使钻头产生偏斜力，从而实 现全部旋转的导向钻进模式。
Geo-Pilot® 旋转导向钻井系统是由Sperry和 JOGMEC公司（日本石油天然气和金属国家股份有 限公司）共同开发的。
Geo-Pilot® 的基本构成
ShortGauge Bit
ExtendedGauge Bit
3/4” 3/4”
Spiraling Results 螺旋井眼的危害
Excess Sliding Friction 摩擦系数大 Poor sliding ROP, weight transfer Casing hangs up
Logging tools won’t go to bottom
• • • • • •
Rotary Steerable Systems
•
PUSH THE BIT 推靠式
– Power Drive
•
POINT THE BIT 指向式
– GeoPilot
Geo-Pilot® 的工作原理 - 指向式旋转导向钻井系统
Geo-Pilot® 的外筒装有两个偏心环，一个位于另一个的内部，该偏
不是滑动，所以不会损坏滚轮更不会增加软地层的摩擦阻力
GP9600 Reference Stabiliser 支撑扶正器
12”
14 1/8”
Reference Stabiliser 支撑扶正器
GP9600
12”
14 1/8”
井眼尺寸
GP9600 GP7600 12-1/4” 8-1/2”
工具外径
9-5/8” 7-3/8”
制井眼轨迹，进行高水平的地质导向作业
GeoPilot Rotary Steerable System(GeoPilot 旋转导向钻井系统)
心环总成组成了精细、紧凑经久耐用的计算机控制的偏心单元，两
个偏心环驱动驱动轴偏离钻具中心，致使钻头产生偏斜力，从而实 现全部旋转的导向钻进模式。
Geo-Pilot® 旋转导向钻井系统是由Sperry和 JOGMEC公司（日本石油天然气和金属国家股份有 限公司）共同开发的。
Geo-Pilot® 的基本构成
Max Overpull Ultimate Overpull Max RPM: Design DLS:
30,000 ft.lbs
120,000 lbs 580,000 lbs 250 6 deg/30m
Break in the Seals 润滑密封
•
Before Circulation commenced above the cement, ensure that the Seals are broken on the GP tool. 作业之前先进行润滑密封 Rotate at 5rpm, 10rpm, 20rpm, 40rpm, 60rpm for every 2 min 每5，10，20，40，60转各自进行2分钟，共计10分钟左右
硬夹层 白云岩 / 菱铁矿 25 - 35 Kpsi Sand / Shale 5 – 10 Kpsi
硬夹层
钻井
方法
钻出硬夹层 • 当PDC钻出硬夹层时，ROP会缓慢增加，但钻井参数可能会 有明显的变化 • 在穿过硬地层的时候,不要立即改变参数提高钻速,避免使用过 高钻压将残余的硬夹层压碎从而导致硬块在井底滚动。 • 而是保持较小的RPM小钻压钻进大约0.5米，以防钻头包径牙 齿的损坏，直到钻头完全进入软地层。减少排量，以防在硬夹 层下部形成一个硬台阶，难以起钻。 • 一旦钻出硬夹层，缓慢调整钻井参数，如同前面钻进软地层的 一样，注意观察有大外径的钻具全部通过硬夹层。
旋转导向钻井技术介绍
•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
Non Rotating
•199S7le年ev注e 册为AutoTrak，正式推向市场 。
• 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
Magnitude
12
（1）AutoTrak RCLS系统
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。
13
Control principle two way communication
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。
两种偏ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ工作方式对比
5
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。
旋转导向钻井技术(简版)
指向式 23口井 占74.2%
推靠式 7口井 占 22.6%
即用推 靠式又 用指向 式1口井， 占3.2%
从市场统计来看，指向式比推靠式旋转导向工具更能适应
现在市场需求。
垂直钻井工具
Schlumberger 公司的Power V*系统
Power V * 是一个闭环工作的旋转导向系统，该系统 可以自动保持井眼垂直状态而几乎不需要任何地面的干 预措施，与PowerDrive Xtra 类似，主要由偏置单元和 控制单元两部分组成。
12 ¼ in.
0-8 deg/30m 50-250 rpm 5,678 gal/min 47.5 ton 30,000 psi 175 deg C * 350 ton 无限制No limitations 垂直Vertical
钻头压降Bit Pressure Drop
最Hale Waihona Puke 造斜角度Minimum KO angle
二、国外主要旋转导向钻井系统
大尺寸系统
随着世界范围内深水勘探开发的迅速发展，提高 上部井段的钻井效率的需求越来越强烈，从而促进 了用于大尺寸井眼（ Ø444.5mm 和 Ø463.6mm）的旋 导工具的开发。 斯伦贝谢公司与BP公司合作，历时9个月，于2002 年初推出了大尺寸Power Drive旋导系统。
和大位移井， 2000 年至今，已在中国南海、渤海湾和陆 上成功完成30多口大位移井作业，最大测深超8000m，其 中南海某区块大位移井位垂比4.58居国内之首。
二、国外主要旋转导向钻井系统
国内应用：
塔河油田TK238H井
TK238H 井 设 计 井 深 5111.76m , 实 钻 井 深
5177m , 造斜点 4163m , 水平段 300m , 成功穿 越油层276m，机械钻速15.68m/h。 斜井段及水平段平均狗腿度 3.88°/30m,而 常规水平井平均狗腿度为 10°/30m 以上 , 很好 的控制了井眼的光滑度,实际钻井周期50d,节约 钻井周期27d, 创造塔河油田水平井钻井周期最 短记录。
自动旋转导向钻井工具结构原理及特点
自动旋转导向钻井工具结构原理及特点[摘要] 自动旋转导向钻井工具弥补了滑动式导向钻井工具在定向井钻井,特别是在大位移井及长距离水平井的使用中暴露的缺点与不足。
浅显分析国内外在定向钻井工具技术差距,从结构原理和特点上出发阐述了自动旋转导向向钻井工具的。
[关键词] 自动旋转导向钻井工具一.前言现有的滑动式导向钻井工具在定向钻井,特别是在大位移井及长距离水平井的使用中暴露出不少缺点与不足。
自动旋转导向钻井工具可以弥补这些缺点,是目前定向钻井工具发展的一个热点及方向。
笔者据此介绍美国三家公司的自动旋转导向钻井工具的结构原理及特点。
针对现有定向钻井工具的缺点和不足,浅析今后旋转导向钻井工具结构设计的发展趋势。
迄今为止,定向钻井技术经历了三个里程碑:①利用造斜器(斜向器)定向钻井;②利用井下马达配合弯接头定向钻井(造斜率是弯接头弯角、井下马达刚度和地层岩石硬度的函数);③利用导向马达(弯壳体井下马达)定向钻井(弯角点离钻头的距离近得多,因此产生的造斜率大)。
目前这三种定向钻井工具在世界各地被广泛使用,并促进了定向钻井技术的快速发展,使得今天人们能够应用斜井、丛式井、水平井技术开发油田。
二.目前国内定向钻井工具现状随着石油工业的发展,为了获得更好的经济效益,需要开发深井、超深井、大位移井和长距离水平井,而且常常要在更复杂的地层,如高陡构造带钻井。
这些都对定向钻井工具提出了更高的要求。
目前以井下马达为主的定向钻井工具已不能满足现代钻井技术的要求,主要存在以下缺点和不足:(1)利用井下马达导向时是滑动钻进,钻柱弯曲比旋转钻进时严重,井壁与钻柱间的轴向摩擦力大,使钻压很难加在钻头上。
在大延伸井和水平井中这一情况更严重,在极端情况下会造成钻柱屈服,因此它限制了水平井和大斜度井的深度。
(2)在地面对井下马达进行扭方位操作时,旋转摩擦、钻头扭矩、钻杆的扭转弹性变形等都妨碍了工具面的控制,从而影响井下马达在大斜度井和水平井中的使用。
国内外七大公司旋转导向技术盘点
贪吃蛇技术哪家强？国内外七大公司旋转导向技术盘点旋转导向钻井技术已经逐渐成为定向井、水平井钻井的主要工具，但主流技术依然以国外油服产品为主。
在多年持续攻关下，国产自主创新技术现已取得多项重大突破，国内外技术差距正在逐步缩小。
当前，油气勘探开发过程正面临的挑战日益严峻。
在资源品质劣质化、勘探目标多元化、开发对象复杂化等愈发恶劣的勘探开发大环境下，我国油气勘探开发领域正在由常规油气资源向“三低”、深层及超深层、深水及超深水等非常规资源拓展。
而作为油气资源勘探开发过程中的关键环节，现有的钻井技术在应对上述挑战时却略显勉强。
中石油经研院石油科技研究所总结出了“未来10年极具发展潜力的20项油气勘探开发新技术”（点击查看：颠覆传统！未来十年这些油气勘探开发新技术最具潜力），其中，“智能钻井技术”位列其中。
未来的智能钻井主要由智能钻机、智能导向钻井系统、现场智能控制平台、远程智能控制中心组成。
智能导向钻井系统主要利用随钻数据的实时获取、传输与处理，通过井下控制元件对钻进方向进行智能调控，从而提高钻井效率和储层钻遇率。
作为页岩气开发的“芯片”式技术，旋转导向钻井尚且年轻，但实际上从上世纪90年代起，国际各大油服公司便相继实现了旋转导向系统的现场应用。
经过20余年的技术发展，油服巨头均取得了阶段性进展，并形成了各自的核心技术体系（点击查看：五大油服的旋转导向系统大比拼）。
目前的主流旋转导向技术主要来自几大国际油服巨头，并基本形成了两大发展方向：一是以贝克休斯AutoTrak系统为代表的不旋转外筒式闭环自动导向钻井系统，这类系统以精确的轨迹控制和完善的地质导向技术为特点，适用于开发难度高的特殊油藏导向钻井作业；二是以斯伦贝谢PowerDrive系统为代表的全旋转自动导向钻井系统，这类系统以同样精确的轨迹控制和特有的位移延伸钻井能力为特点，适用于超深、边缘油藏的开发方案中的深井、大位移井的导向钻井作业。
01. 各大油服核心技术对比大宗商品价格暴跌给服务公司的定价和付款时间表带来了下行压力。
钻头导向旋转导向系统Geo-Pilot
“钻头导向”旋转导向系统Geo-Pilot TM早期的第一代旋转导向工具时采用“侧推钻头”的方式，利用工具外部的零部件侧推钻头，给钻头施加一个强大的外力，迫使钻头偏离钻具轴心运动而切入地层，从而达到定向钻井的效果。
这种工作方式，由于钻头是在强大外力的作用下工作的，钻头受力不均匀，井眼有扩大的趋势，容易造成井眼螺旋。
同时业由于钻头是在强大外力的作用下工作的，还会导致很多问题发生，最主要的一点就是推动钻头侧向运动的零部件往往容易损坏，同时容易导致钻头螺旋、涡动、高振动，以及MWD/LWD的非正常损坏。
其后果是井眼质量受到限制，清洁井眼、反划眼都要浪费大量的时间，测井、下套管、完井作业困难，难以体现施工效益。
由此Sperry-Sun加强了对系统的不断改进，终于设计制造出了目前世界上性能最为可靠的钻头定位旋转导向钻井系统Geo-Pilot TM。
该系统并不是利用系统外部的零部件推动钻头来达到定向效果，取而代之的是一套偏心装置，该偏心装置使钻头驱动轴弯曲，驱动轴弯曲就会使使钻头轴心偏离钻具轴心，从而达到定向钻进的效果。
Geo-Pilot TM是美国斯派里森公司（现为美国Halliburton一分公司）和日本国家石油有限公司JNOC联合开发的产品。
相对于第一代“侧推钻头”旋转导向工具而言，该工具是第一代“钻头导向”旋转导向工具。
系统的斜向驱动轴部分由JNOC设计，斜向轴外部的旋转导向部分由斯派里森公司设计。
在获得JNOC专利授权的情况下，该系统由美国斯派里森公司加工制造并投入商业化运营。
1 系统结构系统主要由驱动轴、外壳、驱动轴密封装置、非旋转设备、上下轴承、偏心装置、近钻头井斜传感器、近钻头稳定器、控制电路和传感器等部件构成，如下图1。
驱动轴贯穿整个系统，其两端安装在轴承上，上部和钻具连接，下部和钻头连接，是整个系统的动力传输部分。
外壳是系统的外尾部结构，相对于地层不转动。
其上端和系统的非旋转设备连接，下端装有一个近钻头稳定器。
旋转导向钻井技术及Power-V
旋转导向钻井技术及Power-V导向系统介绍摘要：旋转导向钻井技术主要指井眼轨迹自动控制的闭环自动钻井技术，是20世纪90年代初期发展起来的一项钻井新技术，代表着当今国际钻井技术的最新发展方向，对超深井、超薄油层水平井、大位移井、分支水平井等轨迹控制具有独特效果。
本文分析了旋转导向钻井系统的技术特点，介绍了国内外旋转导向钻井系统的发展、应用情况。
并详细介绍了斯伦贝谢公司旋转导向系统Power-V的组成和工作原理。
1.概述所谓旋转导向钻井，是指钻柱在旋转钻进过程中实现过去只有传统泥浆马达才能实现的准确增斜、稳斜、降斜或者纠方位功能。
旋转导向钻井技术的核心是旋转导向钻井系统，如图1所示。
它主要由井下旋转自动导向钻井系统、地面监控系统和将上述2部分联系在一起的双向通讯技术3部分组成。
旋转导向钻井系统的核心是井下旋转导向工具，旋转导向钻井系统主要由以下几部分组成：①测量系统:包括近钻头井斜测量、地层评价测量，MWD/LWD随钻测量仪器等，用于监测井眼轨迹的井斜、方位及地层情况等基本参数。
②控制系统:接收测量系统的信息或对地面的控制指令进行处理，并根据预置的控制软件和程序，控制偏置导向机构的动作。
图1 旋转自动导向钻井系统功能框图2.旋转导向钻井技术的特点旋转导向钻井技术与传统的滑动导向方式相比有如下突出特点：①旋转导向代替了传统的滑动钻进：一方面大大提高了钻井速度，另一方面解决了滑动导向方式带来的诸如井身质量差、井眼净化效果差及极限位移限制等缺点，从而大大提高了钻井安全性，解决了大位移井的导向问题；②具有不必起下钻自动调整钻具导向性能的能力，大大提高了钻井效率和井眼轨迹控制的灵活性，可满足高难特殊工艺井的导向钻井需要；③具有井下闭环自动导向的能力，结合地质导向技术使用，使井眼轨迹控制精度大大提高。
旋转导向钻井技术的上述特点，使其可以大大提高油气开发能力和开发效率，降低钻井成本和开发成本，满足了油气勘探开发形势的需要。
φ178旋转导向钻井工具设计开题报告
本科毕业设计（论文）开题报告题目：φ178旋转导向钻井工具设计及控制轴动力学分析学生姓名：院（系）：机械工程学院专业班级：指导教师：完成时间：2011 年 3 月8 日外，高精度加工是保证这种系统导向效果的关键。
2.1.2AutoTrak旋转导向钻井系统AutoTrak系统是一套集钻进和随钻测量为一体的定向钻井系统，能够在旋转钻井过程向造斜钻进，主要是因为它有一个独特的非旋转可调扶正器滑套，此扶正器滑套并非真的不旋转，只是相对钻头驱动轴而言它几乎是不旋转，因此在旋转钻进过程中，此扶正器滑套可以保持一种相对静止的状态，从而保证钻头沿着某一特定的方向钻进．非旋转扶正器滑套内有元件：近钻头井斜传感器、电子控制元件、液压控制阀和活塞，见图1．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1 个侧向力，保证钻头沿这一方向定向钻进．图 1 AutoTrak内部结构2.1.3 Power Drive旋转导向钻井系统斯伦贝谢公司的旋转导向系统主要是指PowerDrive系统，包括PowerDrive X5110 、PowerDrive X5900 、PowerDrive X5 、PowerDrive X5675 、PowerDrive X5475 、PowerDrive Xceed 900、Power vorteX ，除了Power vorteX 是动力式旋转导向系统外，其他均为全旋转式旋转导向系统，PowerDrive X5 系列旋转导向工具可通过PowerPulse 和TeleScope工具实时测量井下数据，测量近钻头地层状态、钻头振动情况和钻头转速，利用近钻头伽马射线显示地质和井眼成像，自动纠斜。
它适用的井眼尺寸为～26 in ，可用常规钻井液，最高耐温150 ℃，流量范围480 ～1900 gpm ，最高耐压20000 psi ，其中，PowerDrive X51100 型最大转速200 r／min ，最大造斜率3°／100 f t ，PowerDrive X5475 型最大转速250 r／min ，最大造斜率8 °／100 f t 。
旋转导向钻井技术介绍
18
January 2010
哈里伯顿HPHT作业经验
高压作业
High pressure defined as over 20,000 psi 高压定义为 20,000 PSI (137MPa) Evaluated number of feet drilled year on year 每年钻进的总英尺数
1750
1925
Vertical Section at 143.01° (350 m/in)
20 January 2010
深井薄油层水平井 – HD1-24 (5200-5500m)
问题的提出
• • • • • • • • • • • • • • • 深层水平井：垂深5012-5019 m 薄油层：厚度1.2-1.5 m 垂深跨度大：双阶梯水平井 水平段剖面窗口窄： +/-0.5m 高研磨地层：石炭系薄砂层 充分前期调研，优化施工方案 改良型的GP7600 旋转导向系统 切实可行的地质导向技术 FullDrift 长保径钻头 近钻头角 珈玛成像 实际水平段长325米 油层钻遇率90%以上 实钻剖面满足符合设计要求 最大狗腿度7º/30m 平均机械钻速2-6m/h
9
January 2010
Geo-Pilot 原理示意图
芯轴偏离中心轴
中性位置
造斜力最大
造斜力中等
10
January 2010
Geo-Pilot 原理示意图
指向式旋转导向工具，造斜率受地层因素很小 “24小时连续钻进” – 发指令不需停止钻进 具有巡航模式 精细的工具面控制、受力大小的选择 近钻头角方位伽玛和井斜传感器，距离钻头最近，可以实现 精确控制井眼轨迹，进行高水平的地质导向作业 animation
旋转导向系统和地质导向钻井简介
转 导
进步
达 WLMWD 达 向
30' 40' 50' 60' 70' 80' 90' 2000' 年代
滑动导向
整理课件
7.1 旋转导向系统简介
二、旋转导向钻井的主要优点
• 提高了机械钻速； • 增强了井眼清洁效果； • 增强了井眼轨迹控制精度和
灵活性； • 减少了起下钻次数； • 井眼规则、光滑； • 克服极限位移限制。
可视化三 维地质体
ห้องสมุดไป่ตู้模型
导向
数据 处理
随钻测 量系统
地质导向 软件系统
整理课件
曲线对比和 模型修正
7.2 地质导向钻井简介
三、地质导向钻井的概念
地质导向钻井就是在钻井过程中通过随钻测量多种地质和工 程参数对所钻地层的地质参数进行实时评价和对比，根据 评价对比结果而调整控制井眼轨迹，使之命中最佳地质目 标并在其中有效延伸。
三、旋转导向系统的进展
贝克休斯Inteq的AutoTrak系统最新进展
2002年推出了第三 代AutoTrak系统。
整理课件
7.2 地质导向钻井简介
一、地质导向钻井的仪器系统组成
井下仪器 + 地面系统 + 上位机系统软件
压力传感器
司钻阅读器 地面接口箱
泵冲传感器 计算机
电阻率、伽玛接口箱
打印机
井下仪器串
第7讲 旋转导向、地质导向钻井简介
• 7.1 旋转导向系统简介 • 7.2 地质导向钻井简介
整理课件
7.1 旋转导向系统简介
一、导向钻井的发展经过
旋转导向钻井技术是20世纪90年代初期发展起来的 一项钻井新技术，代表了钻井技术发展的最高水平。
Geo-Pilot旋转导向钻井系统在水平分支井中的应用
进行重新研究，确认地层倾角为 ５～８ 。 ，因此要避
免 钻 遇 下部 泥 岩 ，Ｏ ２ １ ６ ｒ ｎ ｌ Ｔ ｌ 井 眼钻 穿 套 管 鞋后 必
图１ Ｇ ｅ ｏ ． Ｐ ｉ ｌ ｏ ｔ 旋转导 向钻井系统 内部结构示意图
１ ． ２ 导 向原理
须全力上挑 ，但是水平段末端有钻遇断层的风险 ， 限制 了水平段的长度。为 了最大程度的开发油气 藏资源又节约成本 ，决定变更该井为水平分支井 ，
２ 现 场应 用
２ ． １ 应用 背景
渤海 旅 大 ２ ７ ． ２油源自田某 井 原设 计 为水 平 井 ，在
与心轴相对 的工 具 面
套 子
０ ３ １ ｌ ｍ ｍ 井 眼 即将 着 陆 时 发 现 油 层 深 度 提 前 了约 １ ０ ｍ ，被 迫 靠 近 油 层 下部 着 陆 。钻 后通 过 对油 藏
最 后 决 定 选择 Ｈ ａ ｌ ｌ ｉ ｂ ｕ ｒ ｔ ｏ ｎ公 司 的 Ｇｅ ｏ — Ｐ ｉ ｌ ｏ ｔ 旋 转 导 向钻井 系统 。由于水平 段地层 较 软 ，在钻 头上部 增 加 一 个 限流 器 ，达 到 降低 排 量 增 大造 斜 率 的 同时 能 够 保证 ＭＷＤ仪 器 信 号 稳 定 的 目的 ； 同时 增 大
计轨 迹 。按照设计 在 ９ ０ 。以上增斜 钻 进 ，同时 向左
扭方位 。钻 进至 ２ ９ ８ ５ ｍ，Ｍｂ分支顺 利完钻 。 由于 该 工具 外 筒 支 撑 在井 壁 上 ，钻 进 时 不旋
冲届 ０ ； 为 了在 水平段 顺利 施加 钻压 ， 倒 装加 重钻杆 。
转 ，对 井 底携砂 有 一定 的影 响 。Ｍｂ分 支完钻 时 的 当量钻 井液 密度 由钻进初 期 的 １ ． ０ ８ ｇ ／ ｃ ｍ 增长至 １ ． ２
国内外七大公司旋转导向技术盘点
贪吃蛇技术哪家强？国内外七大公司旋转导向技术盘点旋转导向钻井技术已经逐渐成为定向井、水平井钻井的主要工具，但主流技术依然以国外油服产品为主。
在多年持续攻关下，国产自主创新技术现已取得多项重大突破，国内外技术差距正在逐步缩小。
当前，油气勘探开发过程正面临的挑战日益严峻。
在资源品质劣质化、勘探目标多元化、开发对象复杂化等愈发恶劣的勘探开发大环境下，我国油气勘探开发领域正在由常规油气资源向“三低”、深层及超深层、深水及超深水等非常规资源拓展。
而作为油气资源勘探开发过程中的关键环节，现有的钻井技术在应对上述挑战时却略显勉强。
中石油经研院石油科技研究所总结出了“未来10年极具发展潜力的20项油气勘探开发新技术”（点击查看：颠覆传统！未来十年这些油气勘探开发新技术最具潜力），其中，“智能钻井技术”位列其中。
未来的智能钻井主要由智能钻机、智能导向钻井系统、现场智能控制平台、远程智能控制中心组成。
智能导向钻井系统主要利用随钻数据的实时获取、传输与处理，通过井下控制元件对钻进方向进行智能调控，从而提高钻井效率和储层钻遇率。
作为页岩气开发的“芯片”式技术，旋转导向钻井尚且年轻，但实际上从上世纪90年代起，国际各大油服公司便相继实现了旋转导向系统的现场应用。
经过20余年的技术发展，油服巨头均取得了阶段性进展，并形成了各自的核心技术体系（点击查看：五大油服的旋转导向系统大比拼）。
目前的主流旋转导向技术主要来自几大国际油服巨头，并基本形成了两大发展方向：一是以贝克休斯AutoTrak系统为代表的不旋转外筒式闭环自动导向钻井系统，这类系统以精确的轨迹控制和完善的地质导向技术为特点，适用于开发难度高的特殊油藏导向钻井作业；二是以斯伦贝谢PowerDrive系统为代表的全旋转自动导向钻井系统，这类系统以同样精确的轨迹控制和特有的位移延伸钻井能力为特点，适用于超深、边缘油藏的开发方案中的深井、大位移井的导向钻井作业。
01. 各大油服核心技术对比大宗商品价格暴跌给服务公司的定价和付款时间表带来了下行压力。
大庆油田水基钻井液中应用Geo-Pilot旋转导向浅析
我公 司 自２０１５年 引进 哈里伯 顿 Ｇｅｏ－Ｐｉｌｏｔ ７６００旋 转 导 向钻 井 系统 ，到 目前 已累计 完 成 ８口井 的技 术服 务 工作 ，其 中有 ６口井 为分公司完成 的轨 迹控制导 向任 务 ，最 大 行 程 钻 速 为 １０３．３４ｍ／ｄ，最 高 机 械 钻 速 为 １２．１２ｍ／ｈ，水 平 段 最 长 服务 井 段 １２１８ｍ，最 大 服务 垂 深 为 ２１６９ｍ。 在 应 用 旋 转 导 向完 成 这 些 井 施 工 工 作 期 间 ，有 ２口井在 施 工 中 出现严 重 刮卡 。
（３）轨 道 调 整 Байду номын сангаас 况 。在 造 斜 段 钻 进 过 程 中 ，通 过 ＬＷＤ录取的伽马 曲线和电阻率曲线 ，和相邻井的测井 曲线 对 比 ，发 现 实 际层 位 与 设 计 层 位 垂 深 存 在 差 异 。 在造 斜 过 程 中出现 ３次 对 轨 道 的调 整 ，见 表 １。特别 是
Ｇｅｏ－Ｐｉｌｏｔ旋 转 导 向工 具 系 统 是 由 Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ公 司 开 发 的 指 向式 钻 井 工 具 ，已 经 成 功 获 得 商 业 化 应 用 。它 是 一 种 不 旋 转 外 筒 式 自动 导 向工 具 ，主 要 有 旋 转 心 轴 、不旋 转 外 筒 、偏 心 环 偏 置 机 构 、支 点 承 座 等 部 分 构成 。
收 稿 日期 ：２０１８一Ｏ卜 ２９ 修 回 日期 ：２０１８—０２—０２ 基金项 目 ：国家重大科技专项项 目“松 辽盆地致密油开发示 范工程 ”（编号 ：２０１７ＺＸ０５０７１）。 作者简 介：杨德 才（１９８１一），男 （汉族 ），湖北红安人 ，工程 师 ，现从事水平井现场钻井技 术服务工作 。
２０１８年第 １Ｏ期
旋转导向钻井技术简介.
WE MUST DO BETTER
㈡ PowerDrive旋转导向钻井系统
2、井下定向控制单元
PowerDrive工具属调制式全旋转导向工具，该类工具的控制器、测量 传感器都密封在稳定平台内。三轴力反馈加速度计和磁通门传感器可 提供钻头倾斜角和方位角以及输入轴倾角位置信息；与控制器经信号 连接器接收的地面下行的井眼轨迹调控指令要求方向进行比较，推导 出涡轮发电机负载电流大小和通电时间。通过调节电流改变涡轮发电 机绕组回路阻抗，以使携带高强度永磁铁的涡轮叶片与稳定平台内的 扭矩线圈锅台产生不同的电磁转矩和加速度，进而使旋转换向阀保持 一个相对于井壁的固定转角，即工具面角，实现控制轴在受控状态下 的运动状态改变。 控制单元的运动由地面软件指令进行控制。在带井下实时通讯工具时， 该类工具可以通过编程实现对井斜角和方位角的内部自动控制，同时 会大大降低信号上传的要求。
图2
AutoTrak RCLS结构示意图
WE MUST DO BETTER
导向工具的执行机构有一不旋转导向套，中轴 从导向套中间穿过与钻头连接，带动钻头随钻 柱一起旋转，导向套与中轴通过轴承连接。当 周向均布的三个支撑冀肋分别以不同液压力支 撑于井壁时，将使不旋转外套不随钻柱旋转， 同时，井壁的反作用力将对井下偏置导向工具 产生一个偏置合力。通过控制三个支撑翼肋的 支出液压力的大小，可控制偏置力的大小和方 向，以控制导向钻井。液压力的大小由井下CPU 控制井下控制系统来调整。井下CPU在下井前， 预置了井眼轨迹数据。井下工作时，可将MWD测 量的井眼轨迹信息或LWD测量的地层信息与设计 数据进行对比，自动控制液压力，也可根据接 收到的地面指令调整设计参数，控制液压力， 以实现导向钻进。导向套内还有各种传感器， 可测量井斜角、方位角及工具的工作状态。(右 图是:井下偏置导向工具的导向原理示意图 )
国外典型的旋转导向钻井系统
国外典型的旋转导向钻井系统 摘 要:旋转自动导向闭环钻井技术代表了当今世界钻井技术发展的最高水平。
本文概述了国外闭环自动旋转导向钻井系统的发展,列举了国际上已经商业化的旋转导向钻井系统的特点,详细描述了三种最具有代表性的旋转导向钻井系统的原理和主要技术特性。
本文根据调研情况将这些旋转导向钻井系统的导向方式分为指向式和推靠式,并描述了这两种旋转导向方式的特点。
本文可以为旋转导向钻井系统研究提供参考,也可以为油公司引进工具或服务提供线索。
主题词 闭环钻井 旋转导向旋转导向方式 指向式 推靠式一、闭环旋转自动导向 钻井系统的发展 1,概述旋转自动导向闭环钻井技术是20世纪末期发展起来的一项尖端自动化钻井技术,它代表了当今世界钻井技术发展的最高水平,该技术使世界钻井技术发生了一次质的飞跃。
闭环自动导向钻井系统包括由井下偏置导向工具、MW D/FEW D/LW D 等先进的测量仪器及井下自动控制系统形成的井下旋转自动导向系统、地面监控系统,以及将井下闭环自动导向系统和地面监控系统联系在一起以形成全井闭环控制的双向通讯技术。
该阶段完全抛开了滑动导向方式,而以旋转导向钻进方式,自动、灵活地调整井斜和方位,大大提高了钻井速度和钻井安全性,轨迹控制精度也非常高,完全适合目前开发特殊油藏的超深井、高难定向井、水平井、大位移井、聪明井等特殊工艺井导向钻井的需要,同时也是满足闭环自动钻井发展需要的一种导向方式。
2,国际上已经商业化的旋转导向系统美国Schlumberger Anadrill 公司的R 1L 1M onti 在1987年世界石油大会上宣读的“Optimized Drilling 2Closing the Loop ”论文中,对自动化闭环优化钻井技术第一次做了系统的阐述。
目前,世界上已有几家大石油公司形成了商业化应用技术:(1)VDS 自动垂直钻井系统:90年代初德国K T B 项目组与East 2man T eleo 公司联合开发研制。
Geo-Pilot Hybrid旋转导向钻井系统在涪陵页岩气开发中的应用
G e o－P i l o tH y b r i d旋转导向钻井系统在涪陵页岩气开发中的应用张㊀祥(中石化江汉石油工程有限公司测录井公司,湖北潜江４３３１２３)[摘㊀要]㊀旋转导向钻井系统是国内页岩气高效开发的一种新的钻井方式,为了进一步深化旋转导向钻井系统在页岩气长水平段水平井的应用.通过对G e o－P i l o tH y b r i d旋转导向钻井系统的构成㊁工作原理等方面进行全面分析,并首次使用江汉测录井公司自主引进的G e o－P i l o tH y b r i d旋转导向钻井系统在焦页２平台的J Y２－S２H F井㊁J Y２－S４H F井进行应用.应用表明,与同平台㊁同水平段长度㊁使用常规L W D定向井钻井技术的J Y２－S３H F井对比,旋转导向钻井系统具有机械钻速快㊁定向便捷㊁测量盲区短㊁轨迹平滑等点.应用认为,该项钻井系统可为国内页岩气的高效开发提供有力支撑.[关键词]㊀旋转导向;钻井系统;页岩气;机械钻速;超长水平井[中图分类号]㊀T E２４２㊀[文献标识码]㊀A㊀[文章编号]㊀１００９ ３０１X(２０２０)０３ ００５９ ０３D O I:㊀１０．３９６９/j．i s s n．１００９－３０１X．２０２０．０３．０２１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀开放科学(资源服务)标识码(O S I D):㊀㊀随着国家对天然气改革开放的深入,涪陵页岩气田作为国家级页岩气示范区,页岩气开发的提速提效工作更加紧迫.为了提高优质储层钻遇率以期获得更多产能,对井眼轨迹提出了更多新的要求,特别是超长水平井钻井技术,要实现这些技术就需要可靠性好精度高的钻井工具来满足日益复杂的井眼轨迹.目前以国外三大油服公司哈利伯顿㊁斯伦贝谢㊁贝克休斯的旋转导向钻井技术为代表,自主引进的哈利伯顿G e o－P i l o tH y b r i d指向式旋转导向钻井系统具有高造斜能力,并且近钻头井斜和方位伽马传感器距离钻头只有０．９８m,在三大国外油服公司旋转导向钻井系统中离钻头最近,在薄层/超薄层中应用精准.G e o－P i l o tH y b r i d旋转导向钻井系统作为理想的长水平段井眼控制系统,在页岩气超长水平井钻井过程中能保持稳定的造斜能力,全程与转盘/顶驱等速旋转定向,平滑的井眼轨迹可以有效的降低扭矩和摩阻.现场应用明显提高了钻井效率减少钻井周期,提高页岩气综合开发效益.１㊀G e o－P i l o tH y b r i d旋转导向钻井系统１．１㊀系统构成G e o－P i l o tH y b r i d属于指向式旋转导向钻井系统,系统主要由通信装置㊁驱动内轴㊁控制机构㊁执行机构㊁近钻头井斜和方位伽马传感器㊁地面发送指令装置等部件构成(图１).㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图１㊀G e o－P i l o tH y b r i d旋转导向钻井系统构成示意图江汉石油职工大学学报㊀２０２０年０５月㊀J o u r n a l o f J i a n g h a nP e t r o l e u m U n i v e r s i t y o f S t a f f a n d W o r k e r s㊀㊀第３３卷㊀第３期[收稿日期]２０２０－０３－１７[作者简介]国家科技重大专项大型油气田及煤层气开发(２０１６Z X０５０３８－００６).[作者简介]张祥(１９８６－),男,大学,助理工程师,主要从事旋转导向钻井工作.１．２㊀工作原理G e o －P i l o tH y b r i d 旋转导向钻井系统核心是驱动内轴和执行机构的偏心环总成.G e o －P i l o tH y b r i d 旋转导向钻井系统的外筒在钻井过程中相对地层几乎不发生旋转(外筒旋转速度６r p h ),为旋转导向钻进提供了一个相对稳定的工具面,从而实现钻井过程中井眼轨迹的控制.１)驱动内轴上部和M /L W D 工具连接,下部和钻头连接,钻机的转盘或顶驱通过钻具传下来的驱动动力通过驱动内轴传输给钻头,从而实现全部旋转的导向钻进模式.２)执行机构的偏心环总成由系统不旋转外筒与驱动内轴之间装有的２个偏心环组成,小偏心环装在大偏心环内部.需要导向作业时,地面发送指令装置发送指令,控制机构接收指令后,执行机构通过控制２个偏心环相对位置变化来驱动内轴发生弯曲,致使钻头产生偏斜力进行导向钻进.系统造斜能力取决于２个偏心环相对位置的变化,当内外２个偏心环壁厚最大处对向时驱动内轴不发生弯曲,而２个偏心环壁厚最大处同向时驱动内轴弯曲幅度达到最大(图２).㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图２㊀偏心环总成及造斜能力示意图１．３㊀系统分类G e o －P i l o tH yb r i d 旋转导向钻井系统有常温常压和高温高压２种不同技术参数的工具(表１),国内页岩气田勘探开发中,可根据不同区块地质条件选择使用.表１㊀工具主要技术参数工具类别最高作业温度最大作业压力最大钻压最大造斜率井眼尺寸最大转速常温常压工具１５０ʎ２５０００p s i ５５０００l b １５ʎ/３０m ８３/８－９７/８f t ２５０r p m 高温高压工具１７５ʎ３００００p s i ５５０００l b １５ʎ/３０m ８３/８－９７/８f t ２５０r pm １．４㊀技术优势１)测量盲区短.高精度近钻头井斜和方位伽马距钻头０．９８m ,可及时根据方位伽马变化进行调整轨迹作业.２)能提高钻井时效.a ．定向钻进时无需滑动,全程与转盘/顶驱等速旋转定向.b ．发指令调整工具面,无需停止钻进,有效提高钻进时效.３)精确控制井眼轨迹.a ．指向式旋转导向钻井系统,造斜精准,受钻具组合和地层因素影响较小.b ．传感器精度高,导向钻进过程中工具面变化量３ʎ,偏转机构受力变化量５％,可以精确控制井眼轨迹.c ．稳斜钻进时,可以选择使用自动巡航模式,井斜可以控制在目标值ʃ０．３ʎ以内.４)促进井眼轨迹平滑.旋转导向钻井系统施工井眼轨迹平滑,无螺旋井眼.２㊀应用分析及效果焦页２平台是涪陵页岩气田焦石区块的一个开发水平井平台,涪陵页岩气田公司在该平台共部署了J Y ２－S ２H F 井㊁J Y ２－S ３H F 井和J Y ２－S ４H F 井３口超长水平井,设计目的层为志留系下统龙马溪组⑦小层上部和⑧小层下部,设计水平段长均为２７５０．０m .２．１㊀钻井时效焦页２平台３口井施工统计(表２)表明在机械钻速㊁施工周期㊁优质储层钻遇率等方面旋转导向钻井系统都要优于常规定向钻井.表２㊀焦页２平台施工统计井号施工天数/d施工井段/m进尺/m机械钻速/(m /h)⑦小层钻遇率/％钻进趟数/趟J Y ２－S ２H F 井１６．０８２８１１．０－５４８０．０２６６９．０１１．１７９３．１８１J Y ２－S ３H F 井３１．５０２７０４．０－５４９２．０２７８８．０８．１６６１．１９４J Y ２－S ４H F 井１２．９５２６６６．０－２４５９．０２４５９．０１２．５４９２．０２１１)使用旋转导向钻井系统较常规定向钻井施工天数缩减,归一化施工水平段２７５０．０m ,使用旋转导向钻进三开钻进节约施工天数１４．５d 和１６．６d .同时施工进尺相当的情况下节约了３趟起下钻时间.２)使用旋转导向钻进机械钻速相比常规L W D 定向钻进提速效果明显,分别提高了３６．９％和５３．７％.３)优质储⑦的地质与工程特征主要有可钻性好㊁气测显示高㊁可压裂性强;⑧小层具有可钻性差㊁泥质含量高㊁钻进时扭矩波动大㊁上提下放困难.因此⑦小层为工程和地质优先选取的水平段穿行层位.使用旋转导向钻井系统可利用其盲区短㊁定向便捷等优点使０６㊀江汉石油职工大学学报轨迹在⑦小层进行穿行.应用表明:使用旋转导向系统⑦小层钻遇率分别达到９３．１８％和９２．２％,相对常规L W D 定向钻井分别提高了３１．９９％和３０．８３％.２．２㊀近钻头伽马成像G e o －P i l o tH yb r i d 旋转导向钻井系统近钻头方位伽马主要有分别呈１２０ʎ的３个伽马闪烁器探管(图１).通过检测地层自然伽马放射性,系统自动根据各扇区伽马值分别计算上伽马值㊁下伽马值㊁左伽马值㊁右伽马值.根据４条自然伽马值进行自然伽马成像处理.页岩气超长水平井对靶精度要求较高,地质导向作业可充分利用钻进过程中实时测量的近钻头方位伽马和自然伽马成像,近钻头伽马和伽马成像对判断轨迹上切㊁下切以及地层倾角计算起到了较好的辅助作用,提高了优质页岩钻遇率.２．３㊀随钻钻井参数优化旋转导向钻井系统的实际应用表明,在泥浆性能稳定的条件下,影响机械钻速的主要随钻参数有顶驱转速㊁钻压㊁岩屑浓度.顶驱转速㊁钻压与机械钻速呈明显的正相关关系,在其他条件不变的情况下,处于仪器允许的范围内顶驱钻速越高㊁钻压越大,机械钻速是相对提高的.对于从旋转导向工具,提高钻压没有提高顶驱转速效果显著.岩屑浓度主要体现在钻井液循环当量密度上,旋转导向系统具有测量钻井液循环当量密度的能力.机械钻速与钻井液循环当量密度的增加速度呈反比.因此,有效控制岩屑浓度可明显提高机械钻速.３㊀结论１)页岩气开发中应用旋转导向钻井系统,在层位判断㊁轨迹精准控制㊁提高优质页岩钻遇率上有极大的优势.２)应用旋转导向钻井系统所施工的井,井眼平滑无螺旋井眼产生,减小了钻具与井壁摩擦阻力,提高钻压传递到钻头的效率,提升机械钻速节约钻井周期.３)需要细化旋转导向钻井系统在涪陵页岩气水平井中的应用研究,为页岩气开发提速提效提供有力保障.[参考文献][１]陈平,刘阳,马天寿．页岩气 井工厂 钻井技术现状及展望[J ]．石油钻探技术,２０１４,４２(３):１－７．[２]付天明．G e o －P i l o t 旋转导向系统发展与应用研究[J ]．石油矿场机械,２０１４,４３(５):７７－８０．[３]郭福祥,高立军,宫华．G e o －P i l o t 旋转导向钻井系统现场应用分析[J ]．西部探矿工程,２０１８(０３):３６－４０．[４]张文泽,夏宏南,白凯,等．旋转导向技术在焦石坝地区的应用与分析[J ]．长江大学学报(自然版),２０１６,１３(１７):５４－５７．[５]李增科,赵哲．旋转导向钻井技术的应用及探讨[J ]．江汉石油职工大学学报,２０１５,２８(２):２５－２７．A p p l i c a t i o n o fG e o －p i l o tH y b r i dR o t a r y S t e e r i n g D r i l l i n g S y s t e mi nF u l i n g S h a l eG a sD e v e l o pm e n t Z H A N GX i a n g(L o g g i n g C o m p a n y ,S i n o p e cO i l f i e l dS e r v i c e J i a n g h a nC o r p o r a t i o n ,Q i a n j i a n g,H u b e i ,４３３１２３,C h i n a )A b s t r a c t :R o t a r y s t e e r i n g d r i l l i n g s y s t e m i s a n e wd r i l l i n g m e t h o d f o r e f f i c i e n t s h a l e g a s d e v e l o pm e n t i nC h i n a ．I n o r Ｇd e r t o f u r t h e r d e e p e n t h e a p p l i c a t i o n o f t h e r o t a r y s t e e r i n g d r i l l i n g s y s t e m i n t h e l o n g h o r i z o n t a l w e l l s o f t h e s h a l e ga s l o n g h o r i z o n t a l s e c t i o n ,t h i s p a p e r a n a l y z e s c o m p r e h e n s i v e l y t h e c o m p o s i t i o na n dw o r k i n gp r i n c i pl eo fG e o －P i l o t H y b r i d r o t a r y s t e e r i n g d r i l l i n g s ys t e ma n d f o r t h e f i r s t t i m e u s e s i t i n J Y ２－S ２H F W e l l a n d J Y ２－S ４H F W e l l o f J i a o y e ２P l a t f o r mf o r a p p l i c a t i o n ．T h e a p p l i c a t i o ns h o w s t h a t ,c o m pa r e dw i t hJ Y ２－S ３H F W e l lw i t hc o n v e n t i o n a l L W Dd i r e c t i o n a lw e l l d r i l l i n g t e c h n o l o g y i n t h e s a m eh o r i z o n t a l s e c t i o no f t h e s a m e p l a t f o r m ,t h e r o t a t i n g －g u i d e d d r i l l i n g s y s t e m h a st h ea d v a n t a g e so f f a s tm e c h a n i c a ld r i l l i n g s pe e d ,f a s t l o c a t i o n ,s h o r tm e a s u r ed e a dz o n ea n d s m o o t h t r a c k ．I t i s b e l i e v e d t h a t t h i s d r i l l i ng s y s t e mc a n p r o v i d e s t r o n g s u p p o r t f o r th e e f fi c i e n t d e v e l o p m e n t o f s h a l e ga s i nC h i n a ．K e y w o r d s :R o t a r y S t e e r i n g ;D r i l l i n g S y s t e m ;S h a l eG a s ;M e c h a n i c a l D r i l l i n g S p e e d ;O v e r l e n g t hH o r i z o n t a lW e l l [责任编辑㊀李伯珍]１６㊀张㊀祥．G e o －P i l o tH y b r i d 旋转导向钻井系统在涪陵页岩气开发中的应用。
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-4080
-4090
-4090
-4090
-4100 -4110 -4120
-4100
4 5
6 7 -4110 8 9 10
干层 油层 差油层
油层
差油层 油层
含油水层
-4100 -4110
海拔（m） -4050 -4060 -4070 -4080 -4090 -4100 -4110 -4120
哈德1-24H 地质导向 :总结
runs of 5 wells
• Bit Hour: 75.77
• 1-1-WT-A-X-I-No-TD
Questions?
A Joint Collaboration with Japan Oil, Gas, and Metals National Corporation
time penalty
• FullDrift® system approach
– Consistent hole quality, lower vibration, longer runs at higher ROP
• Consistently delivers 5-6°/100’ doglegs in even challenging directional situations and formations
度岩
深感应 0.2 2000.0
性
解释结论
浅感应 0.00 0.00
1
干层
-4060 2
3
-4070
油层 油层
-4080
-4080
HD1-24H
自然电位 0.00 15.00
深
自然伽马 0.0 150.0
度岩
深感应 0.2 2000.0
性
解释结论
浅感应 0.00 0.00
B
D
C
A -4060
-4070
1. 70125井队配合哈里波顿旋转导向工具顺利在十天内完成HD1-24H水平段。 施工周期比预定（二十五天）少了十五天。无任何乙方原因造成的停工。
2. 油层钻遇率在预定的目标百份之八十五以上, 。由定向井公司钻进至水平段 后，井斜超越91度，虽迅速调整轨迹，钻头依然保持增斜趋势， 以至钻出 C2沙层外二十多米. 由于C3沙层厚度从南向北转薄且顶部提高，使到完钻 前井底部进入泥岩。
• More than just a Point-the-Bit RSS
– Incorporates the Bit into the Geometry to also deliver FullDrift benefits 长保径钻
头技术
• On the fly control using Geo-Span
54.7 13.44-91.02 248.53-244.16
899-1558(659)
52.1 19.04-89.5 187.94-213.70
3-3.5 (70%) 4.6 (90%)
3.5-4 (90%) 4.5(100%)
3.8-4 (90%) 5.5
• FSF2563 PDC Bit
• 3657.95m in 6
Optimized Design 钻头整体优化设计
• Length 钻头长度 • Blade width 刀翼宽度 • Blade shape 刀翼形状
• Amount of wrap / Spiral angle 螺旋刀翼设计
• Surface treatment 表面处理
• Placement of impact arrestors 减震齿布齿
A1h
200-834 (634) 2.13-13.44 53.3-248.53
A8h
190-899 (709) 5.46-19.04 98.22-187.94
1st GP Run
Section (m) ROP (m/h) Inclination(º) Azimuth(º)
Average DLS (º/30m )
Geo-Pilot® Rotary Steerable System
旋转导向系统
A Joint Collaboration with Japan Oil, Gas, and Metals National Corporation
Introducing the Pilot Fleet 旋转导向系统款式
• Aggressiveness of gauge cutters 保径齿攻击性
• Torsional aggressiveness 扭力的攻击性
• Cutter type and location 切削齿选型与布齿
For Better Hole Quality 优化井眼质量
Geo-Pilot Advantages
Average DLS (º/30m )
Max DLS (º/30m )
756-1546 (790) 57.7 8.50-89.20 87.80-89.40
3.5 (85%) 4.9
945-1615.50(670.5)
39.2 27.54-90.22 288.25-283.42
834-1529.41(695.41)
• Azimuthal Gamma and Inclination 1 m from the bit for precise geosteering
Inclination and Azimuthal Gamma Ray @ 3 feet
• Cruise Control 巡航轨迹控制 • High Temperature / Pressure Option
3. 从C2沙层降低井斜经过泥岩直到进入C3沙层，旋转导向工具造斜能力强， 只需六十五米，比预定的一百米少。
4. 若能提升钻井泥浆排量，配合哈里波顿旋转导向工具和钻头， 四百米或更 长的水平段能在八天内一趟钻完成。
哈德1-24H长保径钻头
哈德1-ห้องสมุดไป่ตู้4H 水平井
秦皇岛33-1作业简要总结
Motor Run
Section (m) Inclination (º) Azimuth (º)
A4h
219.5-774(554.5) 0.89-13.87 288.02-201.78
A2h
215.5-716(500.5) 3.52-7.58 41.46-90.93
A6h
251-945 (694) 4.05-27.54 119.84-288.25
SlimWell™ • Produces excellent hole quality
GeoPilot Features and Benefits
• ABI – At Bit Inclination.
– Reduces geometric uncertainty – Enables faster and more accurate corrections
• ABG – At Bit Gamma
– Only 1m behind the bit – Earliest confirmation of bed boundary crossing – Azimuthal image for direction of bed crossing
• Point the Bit Rotary Steerable
What does it do?
• 3D, high tortuosity well designs • Geosteering applications • Extreme Extended Reach • Very soft formations • Very tight casing tolerances /
• 12,001 possible settings
– 0 – 100% build rate in 1% increments – 0 – 360° orientation in 3° increments
• On bottom communications
– Fine tune trajectory to produce ultimately smooth curvature – No interruption – freedom to modify settings at will with no
generating geometry – unique among RSS providers 使用长保径钻头技术
Geo-Pilot Design Concept 设计概念
Inclination and Azimuthal Gamma Ray @ 3 feet
Geo-Pilot Design Concept 设计概念
Vertical Performance Drilling 垂直超越表现钻井
* *
* *
Setting Direction
Geo-Pilot®旋转导向系统的应用
• A Rotary Steerable System - Provides Directional Control while Rotating 提供旋转定向服务
Max DLS (º/30m )
774-1577.9(803.9)
43.5 13.87-89.52 201.78-130.19
4.5-5 (100%) 5.5
716-756 (40)
8.86 7.58-8.50 90.93-87.80
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2nd GP Run
Section (m) ROP (m/h) Inclination(º) Azimuth(º)
– Precise well path control with higher ROP – Cruise Control mode for very straight hole