旋转导向钻井智能钻井介绍 Auto Trak,Power Drive, Geo Pilot

谢 谢
• 旋转导向系统按偏置机构的工作方式又可分为静态偏置式
(Static Bias) 和动态偏置式(Dynamic Bias ,即调制式 (Modulated) ) 二种。
静态偏置推靠钻头工作方式
静态偏置指向钻头工作方式
动态偏置推靠钻头工作方式
动态偏置指向钻头工作方式
推靠式旋转导向系统的特点：侧向力大, 造斜率高, 但旋转导向钻出的井眼狗腿大, 轨迹波动大, 不平 滑。钻头和钻头轴承的磨损较严重。
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
225 井上进行了整个旋转导向钻井系统的联合现场试验, 获得了成功。目前已基本成熟。
可控偏心器旋转导向钻井
• 由中海石油研究中心、西安石油大学及中海油田服务股份
有限公司联合研制。 • 导向原理与贝克休斯基本一样，液压动力来源于钻井液 • 2005年11月分别在长庆油田西28-022井、宁37-32井和渤 海油田LD5-2-A1井进行了现场钻井作业试验。
工作原理: AutoTrak RCLS系统的井下 偏置导向工具由不旋转外 套和旋转心轴两大部分通 过上下轴承连接形成一可 相对转动的结构。旋转心 轴上接钻柱，下接钻头， 起传递钻压、扭矩和输送 钻井液的作用。不旋转外 套上设置有井下CPU、控制 部分和支撑翼肋。
偏 置 原 理
2.Power Drive 旋转导向钻井系统
指向式旋转导向系统的特点：能钻出较平滑的井眼；
摩阻和扭矩较小；可以使用较大的钻压；机械钻速 较高；有助于发挥钻头的性能；钻头及其轴承承受
的侧向载荷较小；极限位移增加。但是造斜率较低。
推靠式
指向式
旋转导向钻井系统
三种不同方式旋转导向系统对比
三种主流钻井旋转系统结构对比
• Auto Track RCLS：位移工作方式、静止外套、小 型化能力差、结构复杂等。 • Power Drive SRD：钻头和钻头轴承的磨损较严重, 工作寿命有待进一步提高。 • Geo-Pilot：钻柱承受高强度的交变应力,钻柱容 易发生疲劳破坏。
国外旋转导向工具研究的新进展
1、结合了哈里伯顿的Geo–Pilot的指向式原理 和斯伦贝谢的Power Drive的动态全旋转结构； 2、2000年的SPE年度技术大会上斯伦贝谢公司 就提出了一种新的动态偏置指向式旋转导向系 统； 3、在2004年投入市场使用，定型为Power Drive Xceed，同年被美国《Hart''s E&P》杂 志评出2004年世界16大工程技术创新特别贡献 奖，被称为是划时代的产品。
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
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
钻井工程重点实验室的支持下,对可控弯接头导向机构基 本原理进行了探索性研究,研制出原理性样机,取得了初步 的成果。
可控弯接头导向结构示意图
可控弯接头导向原理图
指向式旋转导向钻井工具
中国地质大学的李颖对指向式旋转导向钻井工具的 动力学分析和工作性能研究，且做出了偏置导向机 构的实验样机。
偏置单元的实物图 偏置单元样机主要由电机、齿轮同步器传动机构、 两套双丝杠对顶滑块-斜面传动机构等组成。
旋转导向钻井工具简介
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。
产品特点： 1、系统是全旋转式的。 2、该系统由稳定平台单元、工作液控制分配单元及偏置 执行机构3部分组成。
偏置单元
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导 向 原 理
3.Geo-Pilot旋转导向钻井系统
主要特点：外筒不旋转，改变角度导向
导 向 原 理
偏 置 原 理
旋转导向钻井工具的分类及对比
• 旋转导向系统按导向方式可分为两类：推靠式(Push the bit) 和指向式(Point the bit)。
重要的组成部分：近钻头稳定器(枢轴稳定器)，拥有4个螺旋 形刀锋翼肋且相互“环布”连接，并为旋转中心轴提供固定支 点； 导向作业时，枢轴稳定器给钻头提供一个固定的支点以便指向 钻头顺利完成导向，并且支点离钻头的距离越近钻头获得的指 向力就越大。
国内旋转导向工具研究状况
1、动态推进式旋转导向钻井工具 2、可控偏心器旋转导向钻井工具