垂直钻井技术
Power—V垂直钻井技术及现场应用研究
［ 稿日期］２１ ０ 收 ０ ２— ４—１ ２ ［ 作者简介］徐超 （ ９ ６一 ，男 ，２ １ １８ ） ０ ０年大学毕业 ，硕士 生，现主要从事钻井工艺方面的研究工作。
第 ９卷 第 １ ｏ期
徐 超 等 ：Ｐ ｗｅ－ 垂 直 钻 井 技 术 及 现 场 应 用研 究 ｏ ｒ Ｖ
１ ２ 工 作 原 理 ．
开泵 后 ，发 电机 发 电 ，陀 螺测 量 到井底 的井 斜 角
表 １ Ｐ ｗ ｒＶ 系 统 工 作 尺 寸 ｏ ｅ＊
和方 位 角 （ 即高 边 ） ，然后 按 照 地 面 工 程 师 的要 求 把 其 内部 的 电子控 制部 分 固定 在 某 一个方 位 （ 即高边 工 具 面角 ） ，从 而 实 现 无 论 钻 柱 如 何 旋 转 ，Ｃ 内 部 的 Ｕ 控制 轴始 终对 准在 需 要 的方位 上 ，这个 方位 加上 一 个 校对 值后 就 是地 面工 程师所 需 要 的高边 工具 面 危 ！ 反方 向。如果 需 要调 整这 个控 制轴 的方 位 角 ，可 以 由 ｛ 勺 地 面工程 师 给 Ｐ ｗｅ ｅ ｒＶ发 送命 令 方 法是 ：按 照一 定 的时 间 编 排方 式 ，在不 同 的时 问 开不 同 的工 作 排 一 量 ，Ｃ 内部 的传 感器 探 测到 这个 排量 的变 化后 ， 由其 内部 的程 序 对 其进 行 核 对 ，如 果 与预 先设 定 的某 Ｕ 个 指 令相 符 ，就开 始执 行这 个 新 的工作 指令 。
系统和 Ｖ ｒＴ ａ ｅｔ ｒｋ系统 ３种 。下 面 ，笔者将重 点对 Ｐ ｗｅ Ｖ系统 进行 概述 。 ｉ ｏ ｒ －
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
深井超深井、复杂结构井垂直钻井技术是石油勘探开发领域的重要技术之一。
它们的出现极大改善了油气勘探开发的效率和经济效益。
深井超深井钻井技术是指在地表以上一定的深度处，往下打井到一定深度或者目标层位的技术，一般来说，井深超过5000米即可被称为深井，而超过7000米则被称为超深井。
深井超深井钻井技术‘已经得到了广泛的应用。
而且随着技术的不断进步，钻井深度也不断提高。
它能够在原本难以开采天然气与石油的深水网底、沙漠等极端环境下进行勘探开发，具有能源资源的利用效果显著、社会经济效益极高等特点。
复杂结构井垂直钻井技术是指地质复杂，井身难度大，钻头易损坏等状况下的垂直钻井技术。
当地层结构复杂，井筒度偏大，井壁易坍塌等因素影响钻井井筒的直度和位置，这时候就需要采用复杂结构井钻井技术。
它能够充分发挥钻井设备的功能，保证钻井效率和安全性，并且能够在各种地质环境下顺利实施。
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
深井、超深井和复杂结构井垂直钻井技术是油气勘探与开发领域中的关键技术，它们的应用能够有效提高油气资源的开采效率和效益。
本文将从深井钻井技术、超深井钻井技术和复杂结构井钻井技术三个方面进行探究。
深井钻井技术是针对井深较大的油气井而设计的一项钻井技术。
一般而言，当井深超过3000米时，我们称为深井。
而在深井井段的钻进过程中，由于岩石力学性质的改变，钻井速度变慢，井漏、井塌等问题也随之增加。
深井钻井技术需要考虑钻井液体系的设计与优化、钻具与井眼之间的匹配、钻头的选择与设计等问题。
深井井下环境恶劣，对工具设备和井下作业人员有更高的要求，深井钻井技术还需要关注井下作业的安全性。
而复杂结构井钻井技术则是指针对复杂地质条件下的油气井而开发的钻井技术。
复杂地质条件包括但不限于水平井、斜井、S形井、复杂沉积层等。
针对这种类型的井，传统的垂直钻井技术往往难以达到预期的效果。
复杂结构井钻井技术需要解决的问题包括井眼的稳定性、钻进路径的控制、横向钻井技术的应用等。
通过合理的设计和技术手段，可以提高复杂结构井的构建效率和完整程度，从而提高油气资源的开采效益。
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术【摘要】深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术在油气开采中具有重要意义。
本文从技术概述、特点、介绍、原理和关键技术等方面对这些钻井技术进行了探究。
深井超深井钻井工程具有高温高压、井深大、技术复杂等特点，复杂结构井更是面临地质构造复杂等挑战。
垂直钻井技术在解决这些问题中发挥着重要作用。
未来，技术研究将持续推动深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术的发展，并对油气开采产生深远影响。
对这些技术进行深入研究，了解其发展趋势以及对油气产业的影响至关重要。
【关键词】深井超深井、复杂结构井、垂直钻井技术、钻井工程、技术研究、发展趋势、油气开采impact。
1. 引言1.1 深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术的重要性深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术在油气勘探开发中具有重要意义。
随着地表资源逐渐枯竭和人们对能源需求的不断增加，对深层油气资源的开发已成为当前的热点。
而深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术的运用则是实现这一目标的关键。
深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术可以有效提高油气采收率。
由于深层油气资源埋藏深度较大，常规钻井技术无法满足长距离的油气开采需求。
而深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术在探查前景、确定井位和提高产量方面有着独特的优势，可以有效提高采收率。
深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术可以减少工程风险。
深井钻井过程中会遇到高温高压、地层变化、井下环境等复杂情况，如果采用传统的钻井技术难以应对这些挑战。
而深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术具有更高的适应性和可靠性，可以有效降低工程风险。
深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术在油气勘探开发中具有重要意义，对提高采收率、减少工程风险等方面都有着积极的影响。
深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术的研究和应用具有重要意义和广阔发展前景。
1.2 研究背景随着石油和天然气资源的逐渐枯竭，人们对深层油气资源的开发需求日益增加。
深井、超深井和复杂结构井成为当前油气勘探与开发的重要领域，但其钻井技术的复杂性和困难度也相应增加。
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术深井超深井和复杂结构井的垂直钻井技术是钻井领域的重要研究课题，它们是对地下资源勘探和开发提出了更高的技术要求。
深井超深井主要指的是井深超过3000米的油气井，而复杂结构井则是指存在大量非均质地层或者构造复杂的地质条件下的井筒钻井工程。
本文将就深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术进行深入探讨。
一、深井超深井垂直钻井技术深井超深井钻井技术是油气勘探和开发领域的重点研究方向之一，因为地下资源的开发需求越来越多地转向深层资源。
在深井超深井垂直钻井中，最关键的技术挑战之一是井深带来的高温、高压和高硬度地层，这对井下作业的钻头、钻柱和钻井液等设备都提出了更高的要求。
而且，在深井超深井钻井中，井眼稳定和排屑及井环环空的完整性等问题也是需要解决的难题。
目前，针对深井超深井的垂直钻井技术主要有以下几个方面的研究：1. 高温高压钻井技术：高温高压环境下的固体控制、液相控制、井下设备选择等方面的技术研究和应用；2. 钻柱设计优化：传统的钻井钻具在高深度井钻造施工能力上存在局限性，因此需要研发更加稳定可靠的高深度钻具；3. 钻井液技术：针对深井超深井的地层条件，研究开发适应高压、高硬度地层的钻井液技术，以保证井钻的正常运行；4. 井下设备研发：研发适应深井超深井井下环境的各种井下设备，包括测井工具、定向钻井仪器等。
通过以上技术的研究和应用，可以有效解决深井超深井井下作业中遇到的各种问题，提高井深井的施工效率和成功率。
复杂结构井的钻井工程是指勘探开发中遇到非均质地层或者构造复杂的地质条件下的井筒钻井工程，这类井种在勘探开发中的比例逐年增加。
复杂结构井垂直钻井技术的发展也是为了满足对地下资源勘探和开发的需要。
复杂结构井钻井中，井筒的方向、倾角和弯曲度都不断变化，因此在施工过程中需要克服更多的困难和挑战。
1. 定向钻井技术：通过改变钻头参数、采用不同的钻头类型、优化钻柱结构等手段，实现对井筒方向的控制。
TruTrak垂直钻井系统技术参数
转定子瓣数比
5/6
钻头转速
80-185 rpm
无负荷压降
220 psi(15 bar)
工作压差
1,160 psi(80 bar)
工作扭矩
16,450 ft-lbs(22,300 Nm)
工作输出功率
575 HP (430 kW)
最大压差
1,450 psi(100 bar)
最大扭矩
20,600 ft-lbs(27,900 Nm)
工作钻压 12 1/4"-14 3/4" 16"-28"
最大钻压 12 1/4"-14 3/4" 16"-28"
最大工作温度
最大静液压
最大含沙量
性能参数
X-treme 驱动模块
最大堵漏材料
工具排量
最大有效导向力
低排量
528-925gpm(2,000-3,500 lpm) 最大井斜
正常排量
661-1,162gpm(2,500-4,400lpm) 最大造斜率
在较硬低层表现也非常出色可靠
■ 运用AutoTrak® 三维控制原理及其模块化系统
像VertiTrak一样，TruTrak是不需要旋转上部钻具来控制 轨迹的。所需要的方位信息是通过传感器短节来获取 的，这种采用模块化接口的短节可在井场很容易的拆 装。另外配有的井斜传感器(可选配伽马传感器)和 TruTrak传感器(可测得近钻头井斜、井下温度、肋板压 力、振动和状态特征参数等信息)一起相互通讯并将相应 参数及时通过泥浆脉冲发回地面系统。
传----钻带配感铤有合器短M模接W块D 探管的
利用TruTrak地面系统发出的指令可以实现:
■ 自动保持垂直钻进 ■ 用全部或部分的导向力增斜或降斜 ■ 在稳斜模式下实现自动化的稳斜钻进 ■ 在稳斜模式下调整相应侧向力来调整方位 ■ 使肋板缩回本体
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术深井超深井和复杂结构井是石油勘探开发领域中的难点和重点。
为了提高井深和提高钻井效率，高效、安全、可靠的垂直钻井技术显得尤为重要。
深井超深井钻井技术是指针对超过5000米或更深井深的垂直钻井而言的，在这个范围内，钻井面临的挑战有：高温高压、地层钻进难度大、极易发生事故、井底钻头易受损等。
为了解决这些问题，人们采用了下面的方法：1. 确定合适的钻井液体系结构。
钻井液的质量会对井的钻进效率起到重要的影响，特别是在深井超深井钻井时。
2. 优化钻井工艺，特别针对井口、井筒以及井底的情况进行优化，减少阻力，提高钻进效率。
3. 高效地利用井眼以及钻头的各种功能，例如：钻头可以作为测井工具、地层样品采集工具等。
4. 使用新型的测井技术。
利用高分辨率测井工具，如多频声波测井技术、多角度声波测井技术等。
复杂结构井钻井技术，是指在非垂直井管内钻孔的技术，例如斜井、水平井、方向钻井等。
这种钻井技术常常被应用于开采层状、层状粘土、页岩、煤制气等井型。
为了解决复杂结构井钻井时面临的困难，例如遇到高压、高温、高地层压力、高气水比、钻柱损坏等问题，我们可以采用下面的方法：1. 应用高压钻井液。
因为在水平井、斜井中钻井时，井眼形状复杂，液体能流阻力加大，因此需要使用高压钻井液，以弥补这种能流阻力。
2. 选择合适的防护装置。
为了防止顶部的岩石物质落入井眼，我们需要使用合适的防护装置，如套管、电缆保护管、钢丝绳内钢管等。
3. 选择合适的钻井工具。
钻井工具优化可以提高钻进速度、延长钻头使用寿命、减少钻柱损坏等问题。
4. 积极采用新型的钻井技术。
例如利用地下导向仪、方向钻井技术等。
总之，深井超深井和复杂结构井的钻井技术与传统钻井工艺有很大不同点，需要我们采用先进的钻井技术，才能充分发挥其巨大的生产潜力。
垂直钻井技术在川东北探区的应用
的 时 间 浪 费 所 冲 淡 ， 以 优 选 高 转 速 耐 磨 型 钻 头 至 所
关 重 要 。 选 择 在 高 转 速 、 钻 压 下 连 续 钻 进 时 间 较 应 大 长 的 钻头 ， 研磨 性 较强 的地 层 ， 注 意 钻头 保 径 ， 在 应 必 要 时 应 选 择 金 刚 石 保 径 。 合 ＰＤＣ 钻 头 的 地 层 要 适 优 先 选 用 ＰＤＣ 钻 头 。 ３ ４ 要 保 证 相 应 的 设 备 配 套 能 力 。 直 钻 井 工 具 由 ． 垂
③ 地 层 硬 ， 石 可 钻 性 级 值 大 部 分 大 于 ６级 。 据 ＪＩ 岩 根 Ｉ
仅 钻 井 周 期 长 而 且 极 易 发 生 井 下 复 杂 事 故 ， 重 制 严
约 了 川 东 北 地 区 的 天 然 气 勘 探 开 发 进 程 ， 何 提 高 如
东 北探 区的地 层特 点 ， 东 北地 区是适 合 应 用垂 直 川 钻井 技术 的 。
关 键词 ： 东北 ｝ 直钻井 ｝ 川 垂 高陡 构 造 ｝ 倾 角地 层 ｝ 械 钻 速 Ｉ 斜 打 快 大 机 防
川 东 北 地 区 陆 相 地 层 属 于 高 陡 构 造 ， 石 硬 度 岩 高 、 钻 性 差 、 层 倾 角 大 ， 斜 很 难 控 制 ， 用 常 规 可 地 井 采 纠 斜 钻 具 组 合 吊打 ， 重 制 约 了 钻 井 速 度 的提 高 。 严 又
随 着 川 东 北 探 区 多 口井 的 空 气 钻 井 技 术 的应 用
成 功 ， 气 钻井 技术在 提 高机械 钻速方 面 ， 空 已经 是 一
项 较 为 成 熟 的 钻 井 技 术 。但 空 气 钻 井 技 术 防 斜 效 果
不好 ， 且适 用 有 很 大 的局 限 性 ， 压或 高 渗地 层 、 而 高
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术【摘要】深井、超深井和复杂结构井钻井技术是石油工程领域的重要研究课题。
本文旨在探究这些钻井技术的发展现状、工艺特点、设备创新以及工程实践案例。
通过对深井和超深井的钻井技术进行分析，可以了解到其在油气勘探中的重要性和应用价值；而对复杂结构井的垂直钻井技术研究则有助于解决在地质复杂地区开采难题。
结合工程实践案例分析，可以总结出钻井技术的发展趋势和应用前景展望。
通过本文的研究，可以为深井、超深井和复杂结构井钻井技术的进一步发展提供一定的参考和借鉴。
【关键词】深井、超深井、复杂结构井、垂直钻井、技术探究、研究目的、研究意义、钻井工艺、钻井设备、工程实践、案例分析、技术发展趋势、应用前景、总结。
1. 引言1.1 探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术研究目的：深井、超深井和复杂结构井是当今石油工业开发中面临的重要挑战，钻井技术的发展将直接影响到钻井效率和成本控制。
本研究的目的在于探究深井、超深井和复杂结构井垂直钻井技术，提高钻井效率，降低钻井成本，减少钻井事故风险，促进石油工业的可持续发展。
研究意义：1.2 研究目的研究目的是为了深入探究深井、超深井和复杂结构井垂直钻井技术的原理和方法，提高钻井的效率和安全性。
通过对这些技术的研究，可以更好地了解地下岩层情况，准确预测油气资源分布，优化钻井设计方案，降低钻井风险，提高钻井成功率。
通过深入研究钻井工艺和设备创新，可以不断提升钻井技术水平，推动钻井行业的发展。
研究的目的是为了实现钻井领域的技术创新和进步，为油气勘探开发提供更可靠的技术支持和保障。
1.3 研究意义深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术的研究意义主要体现在以下几个方面：深井和超深井钻井技术的研究可以帮助我们更好地开发地下资源，满足能源需求。
随着地表资源的逐渐枯竭，地下资源的开采将成为未来发展的重要方向，而深井和超深井钻井技术的提升可以有效增加勘探开发成功率，提高资源利用率。
垂直钻井技术201308
二、垂直钻井工具
（5）中石油钻井院CGVDS
1） CGVDS垂直钻井系统构成 CGVDS 垂直钻井系统是 由中石 油钻井院自主研制。
工作方式：钻头推靠式
不旋转套活套 主轴
属于机电液一体化的垂直钻井系统
垂直钻井工具主要由执行单元、控制单 元和测量单元组成
测控子系统
液控子系统 纠斜推力块
下接头
二、垂直钻井工具
二、垂直钻井工具
（4）中石化胜利钻井院垂直钻井系统SL-AVDS
2） SL-AVDS优势
钻具旋转时进行纠斜 (不需滑动钻进) － 主动防斜！
所有部件都旋转 – “Everything Rotates‖
减少摩擦力和阻力 (钻压和扭矩传输更有效) 降低卡钻风险
井眼更平滑 (低狗腿度)
减少井眼净化问题 最大限度提高钻速 在钻进时自动感应井斜进行自动化纠斜 解放钻压, 正常钻进提高钻速 可划眼和倒划眼
贝克休斯Verti-Trak
国外
斯伦贝谢的Power-V 哈里伯顿V-Pilot
胜利钻井院SL-AVDS
国内
中石油钻井院CGVDS 渤海钻探工程院BH-VDT
二、垂直钻井工具
2、 垂直钻井工具结构及特点
贝克休斯VertiTrak
斯伦贝谢Power-V
哈里伯顿V-Pilot 中石化胜利钻井院SL-AVDS 中石油钻00
二、垂直钻井工具
（4）中石化胜利钻井院垂直钻井系统SL-AVDS
1） SL-AVDS的构成和工作原理
主要是由发电机、基于旋转基座的测控短节、力矩电
机和防斜纠斜执行机构等四部分组成。
二、垂直钻井工具
（4）中石化胜利钻井院垂直钻井系统SL-AVDS
垂直钻井技术在瑞参1井的应用
段再次使 用垂直钻井 施工 ， 井段井斜控 制在 ０ 该 ． ０。 ０２。 间 ， １ ～ ．９之 控制 井斜 取 得 了 良好效 果 。另 外 ， 使 用垂 直 钻井 技术 还 能提 高 机械 钻 速 。现 将瑞 参 １
层造斜率高， 采用常规 钻具组合 防斜打直和随钻定 向纠斜都非常困难 。瑞参 １ 井井身质量 要求高 ， 井 深 ２０ ｍ前 井斜 不 大 于 ３ ， 平 位 移 不 大 于 ３ ｍ； ００ 。水 ０ 井深 ２０ ０ ０～３０ ｍ井 斜 不大 于 ５ ， ００ 。水平 位 移不 大 于
５ ｍ。本井 在 二开 施工 井段 （２ ．６— ８４０ ｍ） ０ ４ ５０ ２ ０ ．９ 曾
直， 减少因井眼轨迹复杂而导致井下复杂和事故发生 ， 还能大幅度提 高机械钻速 。江汉钻井首次在 瑞参 １ 井使用垂直钻 井技术， 该技术对瑞参 １ 井陆相地层 防斜打直和提 高机械钻速都起到 了良好
效 果 ， 将 垂直钻 井技 术在 该 井 的应 用情 况作 分析 总结 。 现
关键 词 ： 直钻 井 ； 垂 防斜打 直 ； 械 钻 速 ； 机 工作 原理 ； 井下事 故 ； 复杂预 防
性 差 ， 向施工 过 程 中机械 钻速低 ， 定 消耗螺 杆 和钻头 数 量大 。定 向施 工进 尺 １４ 井 斜 下 降 不 到 １７ ， ６ ｍ， ．。
定 向纠 斜 效 果 非 常差 。在 ２ ２ ． ５～２ ７ ． ２ 井 ４８ １ ７８ ２ ｍ
在 井深 ４５ ０ ｍ 下 入 塔 式 钟 摆 钻 具 组 合 二 开 ２．６ 钻 进 ， 体钻 具 组合 如下 ： 具
使用随钻定 向纠斜施工控制井斜 不成 功， 两次使用 垂 直钻 井技 术控 制井 斜 取得 了 良好效 果 。具 体施 工
推靠式垂直钻井工具机械系统关键技术分析
推靠式垂直钻井工具机械系统关键技术分析摘要：在科学技术快速发展下，石油钻井施工技术也得到很大程度进步。
其在石油开发有着关键作用，促进我国经济的发展。
在钻井施工环节，极易产生井斜，机械化的钻速低，钻井施工周期比较长，成本高，经常应用钟摆钻组合方式避免斜打直的情况，这些被动防斜打直技术并未释放钻压。
垂直钻井施工技术是一种主动防斜打直的技术，可以对钻压进行释放出来，提高机械的钻速，避免井斜的问题出现，这个技术现已经在高陡地层得到广泛应用。
基于此，本文主要从作者实际工作经验入手，分析推靠式垂直钻井工具的机械施工技术的应用，希望对有关从业人员带来帮助。
关键词：推靠式；垂直钻具；施工技术1 推靠式垂直钻井应用原理推靠式垂直钻井施工是依据悬挂支架、控制单元、惯性测量、动力单元、执行机构所组成的。
动力单元流体动能就经过整流、稳压施工技术进行转变成电能资源，为惯性测量、控制等电源提供电能。
惯性测量单元所测量的井斜、方位角、工具面角等钻井参数提供给控制系统，控制系统把预设的参数和实际测量的参数经过对比，合理修正井眼轨迹。
垂直钻井工具经过施加偏置钻头控制力，经过手推近钻头的方式，向外推壁使得产生横向切削力实现调整，有效的发挥出主导的作用。
2 关键施工技术分析垂直钻井工具钻井的时候，经常会遇到难以钻的地层，造成井下振动、冲击现象强烈，地层压力比较大，温度高，剧烈的振动、冲击等，使得井斜测量有着很大的误差，加快了工具磨损程度。
在高温和高压状态下，对电子元件、密封件有着比较高的性能要求。
2.1 减振施工技术强烈振动、冲击，使得干扰到惯性传感器测量的精准度，在某一个频率下出现共振，造成电路板出现损坏和变形的问题，极易出现疲劳损坏，造成不同元件之间的接触性差，致使短路情况产生。
因此，我们还需落实单个传感器、控制系统减振设计工作。
第一，电子密封短节减振。
在开展钻井作业的时候，电子密封短节就会受到外部支撑传递横向和纵向的振动，钻柱扭振则是会影响到测量的精准度。
分析矿山垂直钻井救援关键技术与装备
分析矿山垂直钻井救援关键技术与装备矿山垂直钻井救援是矿山应急救援的重要手段之一，也是矿山灾害救援中常见的救援方式。
其基本原理是通过从垂直方向打孔，形成救援通道，从而将被困人员逐层转移至地面，实现矿山事故的救援。
其关键技术与装备主要包括以下几个方面：一、钻井技术钻井技术是矿山垂直钻井救援的核心技术之一。
其主要包括钻探设备、钻探工艺和钻头选型等方面。
钻探设备应具有适应不同地质条件的能力，对钻井机的技术性能、钻具的质量等要求也非常高。
钻探工艺是钻井的重要环节，其精度、速度和稳定性都对钻井效果有着关键的影响。
钻头选型是钻井工艺中最基础的部分，不同类型的钻头适合不同种类的地质探测，因此选择合适的钻头是保证钻孔效果的首要条件。
二、通风设备钻井过程中，矿井内的空气会受到污染，如果不及时处理，将会对被困人员的健康产生严重的影响。
因此，矿山垂直钻井救援需要有专门的通风设备。
通风设备的作用是将矿井内的废气排放到地面上，并将新鲜空气输送到钻眼中，以保证被困人员的健康和钻井效率。
同时，通风设备也需要具备低噪音、低能耗、高效率等特点，以保证设备的稳定性和可靠性。
三、救援装备矿山垂直钻井救援需要使用一系列的救援装备，包括钢绳、救援笼、电动提升机、安全带等。
这些救援装备需要具备高强度、耐磨损、耐腐蚀等特点，以保证救援的安全性和稳定性。
同时，救援装备也需要有完善的检测和维护机制，确保装备的良好状态，提高救援效率和成功率。
四、应急通信设备矿山垂直钻井救援需要高效、可靠的通信设备进行协调和沟通。
通信设备需要具备迅速、延迟小、信噪比高、抗干扰等特点，以确保救援工作的顺利进行。
同时，通信设备还需要有完善的备份措施，以应对突发情况。
总之，矿山垂直钻井救援是一项复杂而又关键的矿山救援技术。
要有效开展这项工作，必须在钻井技术、通风设备、救援装备和应急通信等方面加强研发和提高技术水平，以充分满足救援的需求，确保救援行动的成功和安全。
特殊钻井工艺
缸A
缸B
ω
泵B 缸C 泵A
一、垂直钻井技术国内外现状
2. Φ311垂直钻井系统
Φ311垂直钻井系统是由西部钻探克拉 玛依钻井院研制的。 工作方式：钻头推靠式 属于机电液一体化的垂直钻井系统 系统结构
Φ311垂直钻井系统主要由中心管、本体、
井下发电机、测斜系统、柱塞及液压油泵 等组成。
德国智能钻井公司拥有适用于浅层 煤矿钻进的垂直钻井技术，并愿意 在中国推广应用。 以“引进、消化、吸收、再创新” 的技术思路，同德国智能钻井公司 签订了合作框架协议。拉开了BHVDT垂直钻井系统的序幕。
一、垂直钻井技术国内外现状
(三) 小结
1. 外国公司只提供技术服务，不出售产品。
2. 国内机构仍然处于研发和试验阶段，离真正意义上的推 广应用还有一段路要走
一、垂直钻井技术国内外现状
经过近二十多年的不断发展，已形成多种形式的
自动垂直钻井系统：
工作方式：旋转纠斜型，滑动纠斜型
工具外套是否旋转：静止外套式，旋转外套式
纠斜方式：钻头推靠式，钻头指向式 系统结构：机械式，机液一体化式，机电液一体化式
一、垂直钻井技术国内外现状
斯伦贝谢的Power-V 国外在用的 垂直钻井技术 贝克休斯Verti-Trak 哈里伯顿V-Pilot 德国智能钻井ZBE 集团公司钻井院CGVDS 西部钻探克拉玛依Φ311
主轴
不旋转套活套
自主研制。
工作方式：钻头推靠式 属于机电液一体化的垂直钻井系统 垂直钻井工具主要由执行单元、控制单 元和测量单元组成
下接头 测控子系统 液控子系统
纠斜推力块
一、垂直钻井技术国内外现状
纠斜控制原理
垂直钻井技术-成都9月1日会议
（2）单趟钻最长入井时间395.5h
井号：鄂探1井
（3）单趟钻进尺纪录2047m
井号：大北101-2井 井段：239~2286m
自从2004 年斯伦贝谢的 PowerV被引入
塔里木油田以来，到目前为止在塔里木油
田提供垂直钻井技术服务的工具包括：国
外斯伦贝谢的PowerV ，贝克休斯的ATK-V 以及国内渤海钻探公司的BH-VDT。
≤0.2° 换钻头 处理井漏
716
212
5.486
≤0.2° 同一根工具再 次入井 ≤0.3° 二开服务结束 -
24 2787
44 584.5
3.43 -
第一趟钻创单趟进尺2047米和入井工作262小时 两项高指标，工具出井后检查，性能良好。
3.克深2-2-20井 现场应用效果
（4）近钻头测量
井斜测量仪距离钻头小于2m
●
（5）系统适应性强
系统根据地层倾角变化自动调节侧向推力的大小，保证 井眼垂直； 对钻压、转速、排量等钻井参数适用范围宽。
井场连接示意图
解码器和软件
汇报内容
一、概述 二、BH-VDT垂钻系统特点 三、BH-VDT垂钻系统服务能力 四、现场应用效果
2500.000
3000.000
（2）详细情况
趟数 第一 趟钻 第二 、三 趟钻 第四 趟钻 合计 施工井段 239~2286 2286~2956 2959~3005 3005~3029
创造两项 高指标 进尺 入井时间 （m） (h) 2047 262 机械钻速 （m/h） 11.1 井斜控 制情况 起钻原因
1500
2000
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术引言：随着能源需求的不断增长，石油和天然气资源的开发已经成为国民经济发展的重要基础。
而为了开采地下石油和天然气，垂直钻井技术成为了不可或缺的一环。
在石油和天然气勘探开发中，深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井技术成为了研究的热点问题。
本文将探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术，并对其发展历程和技术特点进行梳理，为石油和天然气勘探开发提供技术支持。
一、深井、超深井和复杂结构井的定义和特点1. 深井、超深井的定义深井一般指井深大于3000米的油气钻井，而超深井则一般指井深超过6000米的油气钻井。
深井、超深井的特点主要包括井深巨大、井斜大、井径小、地温高、地压大、钻井液性能要求高、工作环境恶劣等。
2. 复杂结构井的定义复杂结构井主要指出现在外部地质力学条件变化、岩石破裂带、砂岩、泥岩层位变化等情况下，井眼扭曲、扭曲、偏差、位移、塌陷等所引发的技术难题。
复杂结构井的特点主要包括井眼不规则、井斜变化大、接近水平、局部陷落、分层不均匀、局部储量高、泥浆循环困难等。
20世纪50年代，随着石油工业的飞速发展，对于大井深、大井斜和大井径的需求不断增加，深井超深井钻井技术开始得到重视和发展。
1980年代以来，国内外在深井、超深井和复杂结构井钻井技术方面都取得了良好的进展。
深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术的发展历程主要经历了以下几个阶段：1. 初级阶段在初级阶段，主要是通过技术改进提高井深，尤其在钻头材料、液相、地层处理、工程设计等方面开始有新的突破。
2. 内世代阶段内世代阶段主要是通过技术先进化、技术系统的整合和科技进步的应用来推动井深不断提高和技术发展。
1. 钻井液的优化深井超深井和复杂结构井垂直钻井所面临的地质条件复杂，工程处理难度大。
而优化钻井液是一个重要手段。
钻井液的优化可以改进井内条件，减小对地层的影响。
优化钻井液，是一种提高深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术成功率的重要措施。
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术
探究深井超深井和复杂结构井垂直钻井技术深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井技术是石油勘探开发领域的重要技术之一。
随着油气资源勘探开发难度的不断增加，对垂直钻井技术的要求也越来越高。
为了更好地探究深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井技术，本文将从技术原理、地质条件、钻井工艺和装备等方面进行深入探讨。
一、技术原理垂直钻井技术是指从地表向下钻探地下矿藏或构造地质构造的一种工艺技术。
在深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井中，需要考虑的技术原理包括地层构造、地应力、井筒稳定性、井壁稳固、井眼完整性、钻井液控制等。
通过对这些技术原理的研究和应用，可以有效地提高垂直钻井的成功率和效率。
二、地质条件深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井技术需要充分考虑地质条件。
地质条件包括地层性质、地下水压力、地温、地震活动性等因素。
这些地质条件对垂直钻井的施工和装备选择具有重要影响。
在钻井前需要进行充分的地质调查和勘察，以确保钻井施工的安全和顺利进行。
三、钻井工艺深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井工艺具有一定的特点和要求。
需要选用合适的钻井工具和装备，包括钻机、钻头、钻柱、钻井液等。
需要根据地质条件和井口情况，合理设计钻井参数，包括钻速、转速、钻压等。
需要重点关注井筒稳定性、井眼完整性和钻井液控制等关键技术环节。
四、装备技术深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井需要使用高科技装备和技术手段。
包括钻机自动化控制系统、钻头智能化设计、钻井液环境友好化等。
这些高科技装备和技术手段能够大大提高垂直钻井的效率和安全性。
五、发展趋势未来深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井技术将更加注重高效、智能、环保、安全的发展方向。
预计在深井、超深井和复杂结构井的垂直钻井中，将出现更多自动化、智能化的装备和工艺，并将进一步提高垂直钻井的成功率和效率。
自动垂直钻井技术
钻进参数
转速 rpm
排量 l/s
立压 MPa
纯钻 时间 （h）
平均机械 钻速
（m/h）
备注
17 1/2 16
307～ 1487
1487～ 2378
20～ 60
20～ 200
40～ 100
30～ 50
120～ 300
60～ 112 60～ 100
50～64
Baker Hughes 公司的Verti-Trak系统
1999 年 Baker Hughes INTEQ 公 司 在SDD的基础上经过改进完善推出商 业化应用的Verti-Trak直井钻井系统。
DrivMeCoTotronartirnol&S SteeSreincgtioSnect
Pulse
VertiTrak最大降斜能力可以达 到1.5度/30米。通过选择欠尺寸扶 正器在钻具组合中的位置及扶正器 外径的大小，可以对预期降斜率的 大小进行设定，范围在1.5－0.8度 /30米之间。在钻进时通过调整钻压、 排量等技术参数也可以对降斜率做
自动垂直钻井技术
（Vertical Drilling Tech.）
刘新华 胜利石油管理局钻井工艺研究院
目录
一、前言 二、国外自动垂直钻井系统及应用 三、国内自动垂直钻井系统研发及应用
前言
井眼轨迹的精确控制是钻井人永远追求的目标之一。井斜问题一 直是制约高陡构造等复杂易斜地层油气资源勘探开发进程的一大技术 瓶颈。
（三）Baker Hughes 公司的Verti-Trak系统
九 十 年 代 德 国 KTB 工 程 项 目 结 束 后 Agip公司与Baker Hughes INTEQ公司在VDS系 统基础上合作研制的新一代自动直井钻 井系统SDD。
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转导向系统基础上发展起来的，于2002年推出。
Pad 开
Pad 关
Control Shaft
Disk Valve
PowerV 产品规格
PowerV 最大转速 (rpm)
475
650 250
675 220
825 220
稳定器
钻头
（二）VDS垂直钻井系统
20世纪90年代初，德国KTB项目组与Eastman Teleco公司联合 研究开发的垂直钻井系统 VDS （ Vertical Drilling System ）。 KTB井深6710m处，井斜仅 1°，位移 < 4 m 2006 年德国 Eastman Teleco 公司为了打开中国的市场，通过 北京的一家代理公司给了中石油华北油田钻采院三套 17-1/2″ 井眼的垂钻系统进行试用； 使用情况，井斜控制的效果较好，只要垂钻系统工作，井斜 基本0.3°～0.5°之间；一次下井的使用时间在80h～100h，通 过更换密封件后可继续使用。
Baker Hughes 公司的Verti-Trak系统
1999 年 Baker Hughes INTEQ 公 司在 SDD 的基础上 经过改进完善推 出商业化应用的Verti-Trak直井钻
Motor Drive Train &S Control Section Steering Sect
井系统。 VertiTrak最大降斜能力可以达
900/1100 220
200
最大作业温度 (°C) 125/150* 125/150* 125/150* 最大钻头钻压 (Klbf) Max 50 Max. 65 Max. 65 最大钻头扭距 (Kft-lbs) 4 排量 (gpm) 16 220-400 320-650 480-1900
125/150*125/150* Max. 65 Max. 65 16 16 48
320-650 480-1900 600-800 600-800 20,000 20,000 20,000
规定钻头压降 (psi) 600-800 600-800 600-800 最大作业压力 (psi) 20,000 20,000
垂直控制系统
适用井眼尺寸 (in.)
自动化 自动化
5.75-6.5 7.825
自动化
自动化
自动化
12.25-22
8.5- 9.87 10.625
* High Temperature version available
PowerV特点
钻具旋转时进行纠斜 (不需滑动钻进) 所有部件都旋转 – “Everything Rotates”
减少摩擦力和阻力 (钻压和扭矩传输更有效) 降低卡钻风险 井眼更平滑 (低狗腿度) 减少井眼净化问题
最大井斜 0.5 度
PowerV 井段
马达/MWD 井段
PowerV 实例2: 阿联酋
Drilled Well 9,000
9,142 MD – 9,140 TVD 1.5o drift - 40’ departure
（二）复合钻进防斜技术
• 胜 和 1 井 •地层倾角70°以上 •井斜8°-10°； •轻压吊打、制约钻速 •偏轴、柔性钟摆钻具防斜、效果不明显
（二）复合钻进防斜技术
井段 项目 （m） 进尺
m
平均 单只 钻头 进尺
单只 钻头 进尺 提高
（m）
(%)
96.8
平均 钻速 m/h
对比 提高 %
行程 钻速
划眼工作模式（Ribs-off），该工作模式下三个 翼肋全部收回；具体操作：先停泵 90s ，再开泵 到规定的排量将此排量保持1min以上，在不停泵 的情况下，将排量提高至正常排量。
自动闭环控制井斜,并随钻测量井斜、 井温及井下工具工作状态等参数。
上行通讯
井下VTK工具 MWD
井下闭环控制 导向力/目标井 斜
最大限度提高钻速
在钻进时自动感应井斜进行自动化纠斜 解放钻压, 正常钻进提高钻速
可划眼和倒划眼
最终大幅度降低每米成本
钻压减小
转速增大
排量增大
增大纠斜效果
一般情况下,由于排量受地面设备及 钻井液携岩能力影响，调整纠斜效果措施多 采用降低钻压和增大转盘转速。
PowerV 实例1: 北海
钻进约 2600米 的 井段
•平均使用寿命为42.2h •井斜角一般不超过1°，保持在0.5° 以下 •在地层倾角达到30～60º 的高陡地区 成功应用
Verti-Trak结构示意图
VertiTrak工作模式
钻进工作模式 (Steer Mode) ：该工作模式下有 1
个或 2 个翼肋在液压的作用下伸出；具体操作：
先停泵90s，再在一分钟内开泵到钻进的排量。
造斜步骤
第 1步:钻直井眼
造斜步骤
第 2步:将1号肋板对到造斜 方向
需要的造斜方向
造斜步骤
第 3步:下传指令
Flow Rate (l/min)
Kick-off Mode
Flow50/75V
0
5
Time (min)
需要的造斜方向
造斜步骤
第 5步:开始造斜
需要的造斜方向
二、Schlumberger公司的PowerV系统
塔式 钻具 钟摆 钻具
55～66
7.8～17
40～ 100
30～ 50 120～ 300
57～66
13～18
复合 钻进
钟摆 钻具 VTK
52～80
50～65
10～18
16
1487～ 2378
55～57
进尺763.84m，纯钻 17～21.5 250.67h。钻速 3.05m/h
龙深-1井井斜测值图
m/h
对比 提高
%
三开复合 钻进井段
三开复合 钻进前井 段
1820～ 3118.24
949
104
2.17
197
1.67
165
1183.5 ～1820
636
53
0.73
0.63
（二）复合钻进防斜技术
毛 坝 1 井
• 可钻性差、倾角大
• 井斜难以控制 • Φ311.2mm井段钻速0.39~ 1.86m/h • 复合钻进 • 纠斜打快试验
（三）Baker Hughes 公司的Verti-Trak系统
九 十 年 代 德 国 KTB 工 程 项 目 结 束 后
Agip公司与 Baker Hughes INTEQ公司在 VDS系
统基础上合作研制的新一代自动直井钻 井系统SDD。 现场试验证明， SDD 装置能够非常精 确地保持井眼垂直，并取得较高的机械 钻速和可靠性。
胜利钻井院自主研发
全旋转自动垂直钻井系统
（一）前苏联的HCY防斜装置
小刚度钻铤 轴向滑动 配合面 中心管 外壳 8米 异径接头
七十年代后期，前苏联为解决乌克 兰茅地复杂地层井斜问题，研究开发了 HCY装置。 它由外壳和心管两大部分组成；外 壳不承受钻压和扭矩，刚度大，起扶正 作用，防止失稳现象的发生；心管用于 传递钻压、扭矩和循环钻井液； 由于该工具的刚度大，在地层造斜 趋势不是特别强的地层条件下应用具有 良好的防斜效果；HCY装置在乌克兰茅地 极复杂地区应用效果显著：井斜变化率 未超过 0.3°/100m ，机械钻速和钻头进尺 提高1.5－2倍；
井斜
0 1400 VTK 入井 1500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
平均机械钻速 3.15 米 / 时，普通钻具组合
平均机械钻速 0.5米 / 时。
1600
1700
钟摆钻具井段1
机速提高5.3倍。
1800
井斜测线如图所示，
测深 (米 )
1900
钟摆钻具井段2
2000
VTK 钻井最大井斜大多
2700
2500
2300
2100
1900
1700
Байду номын сангаас
井段340- 2800米 泥浆密度: 1.33-1.7 平均机速:3.97米/时, 提高7.8倍 井斜保持在1度以内
MD, Meter
1500
1300
1100
900
700
500
300
垂直钻井技术新进展- VertiTrak Plus
钻完垂直段后可启动造斜 模式 一个导向翼收回,并指向 造斜方向 需与MWD配合使用。
Pulse
Alterna
到1.5度/30米。通过选择欠尺寸扶
正器在钻具组合中的位置及扶正器 外径的大小，可以对预期降斜率的
Hyd
Inclinome Electornic
大小进行设定，范围在1.5－0.8度
/30米之间。在钻进时通过调整钻压、 排量等技术参数也可以对降斜率做 适当的微调。
Stee Ribs
自动垂直钻井技术
（Vertical Drilling Tech.）
目 录
一、国内外井斜控制新技术
二、国外自动垂直钻井系统及应用 三、国内自动垂直钻井研发情况
一、国内外井斜控制新技术
（一）偏轴防斜钻具
（二）复合钻进防斜技术 （三）自动垂直钻井系统
自动垂直钻井系统可有效地解决大钻压与井斜控制的 矛盾，在高陡构造硬地层钻进中，既可达到加大钻压提高
Vertitrak 实例2
Baker Hughes 公司的Verti-Trak系统
龙深1井不同井段的钻进参数及对应的机械钻速
井眼 尺寸 施工井段 （mm） （m～m） 钻进参数