垂直钻井新技术
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Power—V垂直钻井技术及现场应用研究
面 的转 换 。Ｐ ｗｅ— 系统 的伸缩块 的最 大伸 出量 、伸 出前后 工具 可达 最大外 径如 表 １ 示 。 ｏ ｒＶ 所
［ 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 －
［ 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 －
钻探新技术与新工艺介绍
钻探新技术与新工艺介绍在石油勘探领域，钻探技术和工艺一直是不断创新和改进的。
本文将介绍一些最新的钻探新技术和新工艺，以期提高勘探效率和减少环境影响。
首先，方向钻井技术是近年来取得突破的一项钻探技术。
传统的钻井技术只能在垂直方向进行，但随着油田的逐渐开发，许多储层是以水平或倾斜方向延伸的，传统的钻井技术无法有效地触达这些储层。
方向钻井技术通过调整钻井井口的方向来控制井筒的走向，实现水平和倾斜钻井，从而有效地开发这些储层。
这项技术大大提高了钻井的效率和生产能力。
其次，超深钻井技术是另一项引人注目的钻探新技术。
随着石油和天然气资源的日益稀缺，勘探者们被迫深入更加复杂和困难的地质条件下寻找新的储层。
超深钻井技术克服了深井钻探中遇到的高压高温、井壁不稳定和岩心回收困难等问题。
此外，超深钻井技术还可以为地质实验、地震研究和地热能利用等领域提供重要的科学数据。
再次，钻井液技术的创新也为钻探工艺带来了显著的改进。
钻井液是用于冷却钻头、润滑井眼、平衡地层压力和悬浮岩屑的液体。
研发新型的钻井液可以提高钻井速度、减少钻井成本、增加井壁稳定性、减少环境毒性等。
例如，利用纳米技术开发出的纳米液晶钻井液可以在高温高压环境下保持稳定，并具有出色的抑制岩屑溢流能力。
此外，生物降解钻井液的应用也成为减少环境影响和提高可持续性的重要举措。
最后，自动化和智能化技术在钻探领域的应用也越来越广泛。
自动化系统可以实现井下作业的无人化，减少操作人员的风险和劳动强度，并提高作业的准确性和效率。
智能化技术则通过数据分析和人工智能算法，提供准确的地层信息、钻井参数和设备状态等，为决策者提供科学的指导。
这些技术的应用不仅大大提高了钻井的安全性和生产效率，还为勘探者提供了更多的数据和信息，促进了油田的可持续开发和管理。
综上所述，钻探新技术和新工艺的不断引入为石油勘探带来了新的机遇和挑战。
这些技术不仅提高了勘探效率和生产能力，还大大减少了对环境的影响。
哈里伯顿垂直钻井系统
节约水资源
垂直钻井系统采用高效的水循环 利用技术，能够减少对地下水的
开采和利用，节约水资源。
促进可持续发展
垂直钻井系统符合可持续发展的 理念，有利于保护环境和生态平 衡，推动经济社会的可持续发展。
对社会经济的推动作用
1 2
创造就业机会
垂直钻井系统的建设和运营过程中，需要大量的 人力资源和技术支持，为社会创造了就业机会。
随着技术的不断进步和应用需求的增加，哈里伯顿垂直钻井 系统将进一步发展智能化、自动化技术，提高钻井精度和安 全性，为矿产资源开发提供更高效、安全、环保的解决方案 。
05
哈里伯顿垂直钻井系统的价值与影响
对石油工业的价值与贡献
提高钻井效率
垂直钻井系统采用先进的钻井技术和设备，能够显著提高钻井效 率和成功率，缩短钻井周期，降低生产成本。
03
哈里伯顿垂直钻井系统的市场分析
市场需求分析
石油和天然气开采
随着全球能源需求的增长，石油和天然气开采行业对钻井技术的需求持续增加， 哈里伯顿垂直钻井系统在开采深层油气资源方面具有显著优势，因此市场需求较 大。
基础设施建设项目
垂直钻井系统在基础设施建设项目中也有广泛应用，如桥梁桩基、高层建筑桩基 等，这些项目的不断增加对垂直钻井系统的需求也相应增长。
竞争格局分析
市场竞争激烈
垂直钻井系统市场上存在众多竞争对手，包括技术实力雄厚 的国际企业和专业化的国内企业，市场竞争十分激烈。
差异化竞争
哈里伯顿垂直钻井系统凭借其技术优势和品牌影响力，在市 场上占据一定份额，但其他企业也在不断进行技术研发和创 新，形成差异化竞争的格局。
市场趋势与前景预测
技术创新推动市场发展
哈里伯顿垂直钻井系统
垂直钻井技术
Schlumberger公司的PowerV是在其PowerDrive系列旋
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
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
钻井前沿技术
况下是个问题。
吸引力。
大量的钻井液缓慢流入或漏失。
循环量少，使得可以更精确控制井下压力，更容易发现和和控制 漏失。
操作依赖于一个节流阀以降低压力。节流阀 压力主要在沿程损失，地表环空压力可能是零。为安全起见改进
下环空压力依然很高。
和停钻期间避免节流阀堵塞。
调节钻井液体系费时费力。
因其体积小，钻井液体系可迅速改变。当双浮球阀关闭时调整钻 井液体系，在这过程中井眼不会暴露。
更深，更快，更便宜，更 天然泥气浆水脉合冲物式 钻 清洁，更安全，更聪明 （（（123） ） ）集最样成向 目 全总 ● ● ● ● ●成的这大趋 优 快 省 H更 高标方S势 聪 化井样化新是位E ： 明，，的技降支智就井术低持能钻，发“勘化什并展吨探）么越（油开样来”发I3—可的越成（视—井深本需化信， ）要—息保钻—化证效什，电 钻么益欠磁气 泥平波体 浆衡自 泥M钻 脉钻动 浆W套 泥井 冲井化 脉 可 泥D管 浆式随 泥/钻 冲 控 泥 膨 浆L钻 脉 智 泥WM 钻 浆机 式 压 浆 胀 脉井 冲 能 浆DW地 脉 鱼 泥 钻 脉 管 冲M式 钻 脉D层 冲 骨 浆 井 冲 式 W井 冲M压 式 井 脉 式 D树 泥M式 W力 冲M根 浆W MDM随 泥 测 式 W井 脉 DW单 泥W钻 浆 试 D/冲 D有 泥 MM直 浆D地 脉W 式 缆 浆 W径 脉震 冲D钻 脉 CM井 冲式自 泥井 杆 冲 W式膨 浆 M（ 式 DM下 泥W 胀 脉智MW一 浆D管 冲能WD代 脉式钻 微 泥 D深 冲杆 井 浆 M井 式W ） 眼 脉 碳 泥钻MD技 冲 纤 浆随 泥 井W术 式 维 脉钻 浆 技 无 泥 D复 冲M前 脉 术 钻 浆井 泥 M合 式 W视 冲 机 脉W钻 DM式 M 钻 冲 浆D杆WW井 式 MMD脉 DWWMDDW冲D 式
国内外钻井新技术
钻头
连续管钻井技术
4、连续管钻井底部钻具组合的重大突破
2）电动底部钻具组合 由为了最终实现连续管的智能闭环钻井，美 国XL技术公司、TSL技术公司等近年来开发出一 种电动连续管钻井系统，该系统的底部钻具组 合用电潜泵马达取代了原来的容积式马达。
由于电动马达可实现完全直接控制，速度 的变化可由操纵杆控制或由键盘指令设定。通 过设定与极限钻压相关的极限电流，马达的失 速问题几乎可以完全避免。
3）Hydril 500系列楔形套管螺纹接头
特制的可钻掉钻头
新型张开式钻头
三、国外创新钻井技术
（一）自动化（闭环）钻井技术
（二）套管钻井技术
（三）连续管钻井技术
（四）实体膨胀管技术
（五）三维可视化钻井技术
（六）反循环钻井技术
连续管钻井技术
1、概况
1） 连续管钻井技术的发展与应用保持着强劲的增长势头，连 续管钻井的应用领域和技术优势不断增加； 2） 美国目前是应用连续管钻井最多且技术领先的国家，世界 上主要连续管及连续管作业机制造公司均集中在美国；
MWD WLMWD
革命性 进步
30' 40' 50' 60' 70' 80' 90' 2000'
年代
滑动导向
旋转导向代替了传
统的滑动导向
提高机械钻速 增强井眼净化效果 克服极限位移限制
井下闭环自动导向， 与地质导向结合，可大大提高轨迹控制精度
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
• 解决漏失和复杂地层的封隔问题；
• 延长常规套管长度，减少井眼锥度； • 提高油井产能，将探井升级为生产井； • 可为不同钻井环境提供成本低廉的应急方案。
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。
垂直钻井技术
二、典型的垂直钻井工具
钻具旋转时进行纠斜 (不需滑动钻进) － 主动防斜！ 在钻进时自动感应井斜，并进行自动化纠斜，无线控制、 所有部件都旋转 – “Everything ▪ 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 解放钻压, 正常钻进提高钻速 可以划眼和倒划眼 Rotates” ▪ 减少摩擦力和阻力 (钻压和扭矩传输更有效)
5. 由于PowerV钻具组合一直在旋转，特别有利于水平井、大斜度 井和3000米以下深井中钻压的传递，可以使用更高的钻压和转 盘转速，有利于提高机械钻速。而使用泥浆马达在大井斜的长 裸眼段滑动钻进时送钻特别困难，经常是上部的钻杆已经被压 弯了，而钻压还没有传递到钻头上，还常常引发随钻震击器下 击，损害钻头寿命。
涡轮
涡 轮
Steering Actuator Pad
Control Unit
Extension Sub
Bias Unit
二、典型的垂直钻井工具
电子控制部分CU：
CU是PowerV的指挥中枢，它内部有泥浆驱动的发电机，还有陀螺、钻柱 转速传感器、流量变化传感器、震动传感器、温度传感器以及电池控制的时钟 等等。它可以独立于外面的钻铤而旋转或者静止不转。
二、典型的垂直钻井工具 MWD 控制：
MWD 控制系统 精确的井斜测量 (0.01°) 涡轮发电机 液压泵对每个导向垫产生导向压力 传感器 井斜/工具面(X,Y) 温度 工具状态(滑动, 旋转) 交流电压 与地面的双向通讯 闭环系统通过对井眼轨迹的连续修正保持井眼垂直并使钻井效率最大
垂直钻井工具的研究
汇 报 人：张策
目录
垂直钻井技术概述
典型的垂直钻井工具
国内研究现状
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0.8-1.5 deg /30m
利用自动纠斜特性侧钻 (之前打捞未成功), 继续钻直井
侧钻成功, 将井救回
在 25米内完成侧钻
0.0° incl. @ 1750 m MD
© 2001 Baker Hughes Incorporated All rights reserved Job No. INT-01-1174
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
0
Offset Offs00
Days
直接效益
16" Section
836 m
1,340 m
1,080 m
垂直钻井 系统
© 2001 Baker Hughes Incorporated All rights reserved Job No. INT-01-1174
加拿大落矶山前地区VertiTrak 应用
© 2001 Baker Hughes Incorporated All rights reserved Job No. INT-01-1174
功能要求
井下闭环提供连续的轨迹修正 近钻头井斜传感器 大功率高效动力节提高机械钻速 具有在不影响钻井参数的情况下
保持井眼垂直的能力 一体化的设备
– 导向稳定器
钻进工作模式（Steer Mode）工作模式 下有1个或2个肋板在液压的作用下伸出 ；划眼工作模式 (Ribs-off Mode)工作 模式下三个肋板全部收回。
– 井下闭环系统
自动控制井斜
– 双向通讯
上传: 井斜/温度、液压力、交流电压以 及肋板的工作状况 下传: 变排量控制导向稳定器工作模式
垂直钻井技术
© 2001 Baker Hughes Incorporated All rights reserved.
VertiTrak 垂直钻井系统
第一台成熟的垂直钻井系统 至2004年6月,钻井进尺已超过42万米
在多种情况下, 可靠地控制井斜 新研发的高效动力节： 采用预成形定子和钛
合金柔性传动节等新技术 使用 AutoTrak 技术
阿吉普节约 $1.6mm / 井
16” 井段 on Monte Alpi 5OR
836 m
1,340 m
1,080 m
VertiTrak
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VertiTrak 使阿吉普能够采用较小的井眼尺寸
680
SURFACE CASING POINT
井斜控制
目标:
– 在 24“ and 17.5” 井段 ,到
2200 m ,井斜<4°
– 优良的井身质量 – 消除钻具事故和侧钻的风险
结果:
– DLS <0.9° / 30 m – 仅14 米的水平位移. 邻井 140
米的水平位移
– 比邻井节省30-50天,比设计节
1,500 m
一般旋转钻井
钻柱不旋转
– 减少了井下振动 – 钻具事故显著减少 – 套管磨损减少
井壁冲蚀减少 便于完井,采油和修井作业 钻“瘦” 井眼
– 较少的钻井液用量 – 较少的套管量 – 较少的钻痟
井身质量的改善
1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400
Sabalo X3 Petrobras Bolivia December 2001- February 2002
结果:
比计划节约32天 垂直井眼 电测,下套管顺利 对VTK PDC 钻头精确控制
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bit speed torque
垂直钻井系统 普通旋转钻井
加拿大落矶山前地区VertiTrak 应用
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高机械钻速
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-5000
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VertiTrak 在玻利维亚的第一次作业
井径: 井型: 地层:
井号: 作业者: 日期:
24” & 17.5” (75 - 2200 m) 直井 混积岩(Diamictite) / 泥页岩
VertiTrak 在南美的第一次作业
井径:
22” & 16” (1210-8350ft)
井型:
井:
地层: Macueta 1001bis
直井 混积岩 / 页岩
Macueta x-1001 bis Corte Estructural E-O
Mac. x-1001 Mac.x-1001bis
Las Penas
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VertiTrak 垂直钻井系统的应用
大倾角地层和断层带
– 典型的情况是山前和硬地层钻井
盐层钻井
– PDC 钻头有井斜的倾向
“瘦”的井身结构
– 要求准确地确定井眼位置 – 减少套管层数
井斜控制
Inclination (degree) Dogleg (°/30m)
-2 0
2
4
-4 0
4
8
-40
-40
0
0
Measured Depth (m) Measured Depth (m)
Directional BHA
VDS
VDS
Directional BHA
目标:
– 平滑垂直的上部井眼 – 克服 20-35°的地层倾角 – 降低成本 – 减少套管磨损和后续井段的磨
X-treme 动力节
强大的功率和扭矩输出
– 比常规泥浆马达高60%
更高的效率 独有的予成型定子技术 降低了90% 的橡胶用量
– 更低的磨阻 – 更小的变形
寿命更长,使用次数更多
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垂直井眼的益处
降低了扭转振动
– 减低了脱扣掉钻具的风险 – 降低了扭矩和磨阻 – 避免憋钻 – 钻具与套管的磨损最小 – 减少了总的机械损耗
降低成本
– 较高的机械钻速 – 易于方向控制 – 可减少套管层数
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降低成本
较少的钻井时间 减少了井场面积
– 较小的站地面积 – 最小的环境影响
”瘦”井眼比大井眼
– 降低了破岩量 – 较低的泥浆费用和环保
费用
– 较低的钻头费用 – 固井效率提高 – 可减少套管层数
包括 :
– 井斜 – 导向 – 动力节
双模式:
– 滑动 – 旋转划眼
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DMrCiovoteonTrtrroalinS&ub SSteeecrtinogn Section
Pulser
Alternator Hydraulics
Inclinometer/ Electornics
Steering Ribs
如何工作?
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导向肋条
3个可伸缩导向肋条
– 高推力 (每片3吨) – 可靠的 类似于AutoTrak旋转导向
技术
– 模块化设计 – 可靠的独立液压驱动 – 提供不受钻井参数和地层特性影
响的连续井斜控制
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省28天
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Plan view to 2,200 m MD
-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140
Offset Offset VDS
Depth (m)
80 结果:
60
40
节 约 17 个 作 业 天
20
North (m)
0
16”PDC 钻 头 机 速 增 加
200-300%
-20
-40
利用自动纠斜特性侧钻 (之前打捞未成功), 继续钻直井
侧钻成功, 将井救回
在 25米内完成侧钻
0.0° incl. @ 1750 m MD
© 2001 Baker Hughes Incorporated All rights reserved Job No. INT-01-1174
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
0
Offset Offs00
Days
直接效益
16" Section
836 m
1,340 m
1,080 m
垂直钻井 系统
© 2001 Baker Hughes Incorporated All rights reserved Job No. INT-01-1174
加拿大落矶山前地区VertiTrak 应用
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功能要求
井下闭环提供连续的轨迹修正 近钻头井斜传感器 大功率高效动力节提高机械钻速 具有在不影响钻井参数的情况下
保持井眼垂直的能力 一体化的设备
– 导向稳定器
钻进工作模式（Steer Mode）工作模式 下有1个或2个肋板在液压的作用下伸出 ；划眼工作模式 (Ribs-off Mode)工作 模式下三个肋板全部收回。
– 井下闭环系统
自动控制井斜
– 双向通讯
上传: 井斜/温度、液压力、交流电压以 及肋板的工作状况 下传: 变排量控制导向稳定器工作模式
垂直钻井技术
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VertiTrak 垂直钻井系统
第一台成熟的垂直钻井系统 至2004年6月,钻井进尺已超过42万米
在多种情况下, 可靠地控制井斜 新研发的高效动力节： 采用预成形定子和钛
合金柔性传动节等新技术 使用 AutoTrak 技术
阿吉普节约 $1.6mm / 井
16” 井段 on Monte Alpi 5OR
836 m
1,340 m
1,080 m
VertiTrak
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VertiTrak 使阿吉普能够采用较小的井眼尺寸
680
SURFACE CASING POINT
井斜控制
目标:
– 在 24“ and 17.5” 井段 ,到
2200 m ,井斜<4°
– 优良的井身质量 – 消除钻具事故和侧钻的风险
结果:
– DLS <0.9° / 30 m – 仅14 米的水平位移. 邻井 140
米的水平位移
– 比邻井节省30-50天,比设计节
1,500 m
一般旋转钻井
钻柱不旋转
– 减少了井下振动 – 钻具事故显著减少 – 套管磨损减少
井壁冲蚀减少 便于完井,采油和修井作业 钻“瘦” 井眼
– 较少的钻井液用量 – 较少的套管量 – 较少的钻痟
井身质量的改善
1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400
Sabalo X3 Petrobras Bolivia December 2001- February 2002
结果:
比计划节约32天 垂直井眼 电测,下套管顺利 对VTK PDC 钻头精确控制
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bit speed torque
垂直钻井系统 普通旋转钻井
加拿大落矶山前地区VertiTrak 应用
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高机械钻速
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-5000
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VertiTrak 在玻利维亚的第一次作业
井径: 井型: 地层:
井号: 作业者: 日期:
24” & 17.5” (75 - 2200 m) 直井 混积岩(Diamictite) / 泥页岩
VertiTrak 在南美的第一次作业
井径:
22” & 16” (1210-8350ft)
井型:
井:
地层: Macueta 1001bis
直井 混积岩 / 页岩
Macueta x-1001 bis Corte Estructural E-O
Mac. x-1001 Mac.x-1001bis
Las Penas
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VertiTrak 垂直钻井系统的应用
大倾角地层和断层带
– 典型的情况是山前和硬地层钻井
盐层钻井
– PDC 钻头有井斜的倾向
“瘦”的井身结构
– 要求准确地确定井眼位置 – 减少套管层数
井斜控制
Inclination (degree) Dogleg (°/30m)
-2 0
2
4
-4 0
4
8
-40
-40
0
0
Measured Depth (m) Measured Depth (m)
Directional BHA
VDS
VDS
Directional BHA
目标:
– 平滑垂直的上部井眼 – 克服 20-35°的地层倾角 – 降低成本 – 减少套管磨损和后续井段的磨
X-treme 动力节
强大的功率和扭矩输出
– 比常规泥浆马达高60%
更高的效率 独有的予成型定子技术 降低了90% 的橡胶用量
– 更低的磨阻 – 更小的变形
寿命更长,使用次数更多
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垂直井眼的益处
降低了扭转振动
– 减低了脱扣掉钻具的风险 – 降低了扭矩和磨阻 – 避免憋钻 – 钻具与套管的磨损最小 – 减少了总的机械损耗
降低成本
– 较高的机械钻速 – 易于方向控制 – 可减少套管层数
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降低成本
较少的钻井时间 减少了井场面积
– 较小的站地面积 – 最小的环境影响
”瘦”井眼比大井眼
– 降低了破岩量 – 较低的泥浆费用和环保
费用
– 较低的钻头费用 – 固井效率提高 – 可减少套管层数
包括 :
– 井斜 – 导向 – 动力节
双模式:
– 滑动 – 旋转划眼
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DMrCiovoteonTrtrroalinS&ub SSteeecrtinogn Section
Pulser
Alternator Hydraulics
Inclinometer/ Electornics
Steering Ribs
如何工作?
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导向肋条
3个可伸缩导向肋条
– 高推力 (每片3吨) – 可靠的 类似于AutoTrak旋转导向
技术
– 模块化设计 – 可靠的独立液压驱动 – 提供不受钻井参数和地层特性影
响的连续井斜控制
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省28天
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Plan view to 2,200 m MD
-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140
Offset Offset VDS
Depth (m)
80 结果:
60
40
节 约 17 个 作 业 天
20
North (m)
0
16”PDC 钻 头 机 速 增 加
200-300%
-20
-40