旋转导向钻井技术新进展
旋转导向钻井技术应用研究及其进展
旋转导向钻井技术应用研究及其进展1. 引言1.1 背景介绍旋转导向钻井技术是一种先进的油田开发技术，随着油气资源的日益枯竭和全球能源需求的增长，对高效、安全、环保的油田开发技术的需求也日益迫切。
传统的钻井方法存在着诸多问题，如控制能力差、效率低、作业周期长等，无法满足现代油田开发的需求。
而旋转导向钻井技术的出现，有效地解决了这些问题，大大提高了油田勘探和开发的效率和质量。
随着油田开发技术的不断进步和发展，旋转导向钻井技术逐渐成为油田勘探和开发领域的主流技术之一。
它通过使用旋转钻具，结合导向器和定位系统，实现了井眼的准确控制和导向，能够有效避免钻井过程中的诸多问题，提高了钻井作业的效率和安全性。
对旋转导向钻井技术进行深入研究和应用具有重要的意义和价值。
本文旨在对旋转导向钻井技术进行全面的研究和探讨，以期为油田开发领域的进一步发展提供参考和借鉴。
1.2 研究意义旋转导向钻井技术的研究意义主要体现在以下几个方面：1. 提高钻井效率：传统的钻井技术在复杂地质条件下存在着钻头偏离井轨、钻进速度慢、井眼形状难以控制等问题，而旋转导向钻井技术通过实时监测井身方向，能够精确控制钻头的方向和位置，提高了钻井效率，缩短了钻井周期。
2. 降低钻井风险：在油田勘探开发过程中，地质构造复杂、地层变化大等因素导致钻井风险较高，采用旋转导向钻井技术可以有效减少钻井事故的发生概率，提高钻井安全性。
3. 对油田开发的重要意义：随着油气资源逐渐枯竭，油田对于提高采收率和延长井的有效期至关重要。
旋转导向钻井技术具有定向控制能力和改善井筒质量的优势，能够更好地满足油田开发的需求。
4. 推动行业技术进步：旋转导向钻井技术是钻井技术领域的创新，其应用推动了钻井工程技术的不断改进和创新，为行业发展注入新的活力。
研究和应用旋转导向钻井技术不仅可以提高钻井效率，降低钻井风险，对油田开发具有重要意义，还可以推动行业技术进步，为我国石油行业的可持续发展做出贡献。
旋转导向钻井技术应用研究及其进展
旋转导向钻井技术应用研究及其进展旋转导向钻井技术是一种应用于油气井钻进过程的高效技术，能够实现井眼轨迹的精确控制和井眼的方向调整。
随着油气资源的逐渐枯竭，人们迫切需要开发复杂地质条件下的油气井，传统的钻井技术已经无法满足需求，因此旋转导向钻井技术应运而生。
本文将对旋转导向钻井技术的应用研究及其进展进行探讨。
旋转导向钻井技术是利用旋转导向钻杆和钻头的旋转力来实现井眼轨迹控制的技术。
其主要原理是通过改变钻头的钻入方向，使井眼偏离垂直方向，从而实现井眼方向的调整。
旋转导向钻井技术主要包括方位调正技术、角度调整技术和井眼质量控制技术。
方位调正技术主要利用方位调整力来改变钻头的方位，使井眼的方向符合设计要求；角度调整技术则通过调整钻头的倾斜角度来实现井眼的曲线控制；井眼质量控制技术则主要关注井眼质量的综合评价和改进措施。
旋转导向钻井技术的应用研究主要包括三个方面：工程实践、理论研究和装备创新。
在工程实践方面，旋转导向钻井技术已经在世界范围内得到广泛应用，包括海上油气勘探、复杂地层开发和井间隔井等。
北海油田利用旋转导向钻井技术，成功实现了多井轨迹的控制和方向调整，有效提高了油气采收率。
在理论研究方面，学者们对旋转导向钻井技术的相关理论进行了深入研究，包括钻杆与地层的摩擦力分析、转向力与井眼方向的关系等。
在装备创新方面，各大石油公司和钻井服务公司纷纷研发出新型旋转导向钻井设备，如可调节角度钻井工具和高性能钻头等，不断提高旋转导向钻井技术的效率和可靠性。
旋转导向钻井技术在应用过程中还存在一些问题和挑战。
复杂地质条件下的井眼轨迹控制仍然是一个难题，需要进一步提高钻井工具的性能和精度。
钻井液的选择和性能对井眼轨迹的控制和井眼质量的影响也需要深入研究。
旋转导向钻井技术在高温高压环境下的应用还有待突破。
旋转导向钻井技术是一种非常有前景的油气井钻进技术，经过多年的应用研究和装备创新，已经取得了一系列的进展。
随着油气资源的日益枯竭和复杂地质条件的开发，旋转导向钻井技术仍面临一些问题和挑战。
国外旋转导向技术的发展及国内现状
国外旋转导向技术的发展及国内现状王植锐;王俊良【摘要】旋转导向技术在国内外得到广泛应用,以斯伦贝谢、贝克-GE、哈里伯顿、威德福为代表的旋转导向系统已经在国外成为了一项常规的定向井、水平井钻井工具.文章以斯伦贝谢旋转导向系统为例,介绍了斯伦贝谢公司的旋转导向系统、典型的应用实例以及最新现状及他们的研发机制,同时简略介绍了国内旋转导向系统的应用现状.文章认为,国外旋转导向系统已经研制出了具有不同造斜能力、满足不同地质需求的旋转导向系统序列,系统的可靠性高、使用时间长、性能稳定、适用性好.国内的旋转导向系统已经在技术上有突破,在一些井上进行了现场试验,取得了初步的成效,但还需要进行持续不断的科技攻关,以期尽快大规模推广应用.【期刊名称】《钻采工艺》【年(卷),期】2018(041)002【总页数】5页(P37-41)【关键词】旋转导向系统;斯伦贝谢;推靠式;指向式;混合式;造斜能力;钻井系统【作者】王植锐;王俊良【作者单位】重庆科技学院;斯伦贝谢公司沙特阿拉伯达兰基地【正文语种】中文国外从20世纪80年代末期开始进行旋转导向钻井系统的研发，20世纪90年代进入商业化使用，并逐渐改进、升级、完善。
目前，以斯伦贝谢、贝克GE、哈里伯顿、威德福为代表的石油技术服务公司分别拥有自己先进的旋转导向系统序列，大规模应用在油田技术服务中，已经成为了一种主要的定向井、水平井钻井工具。
国内一些研究机构和技术服务公司也在同期开始了自主研发，取得了一些技术上的突破，但与国外服务公司水平相比，还存在着较大的差距。
通过调研，尚未发现有文章全面系统介绍国外旋转导向系统。
斯伦贝谢公司的旋转导向系统占据了大部分的服务市场，具有一定的代表性，因此本文主要以斯伦贝谢公司的旋转导向系统为例介绍国外旋转导向技术的发展现状、研发机制，力争能够有所借鉴，有利于国内旋转导向系统的不断改进、升级、完善，以期尽快大规模地投入商业化应用。
一、斯伦贝谢旋转导向系统介绍1.推靠式旋转导向系统—PowerDrive Orbit斯伦贝谢的推靠式旋转导向系统由最开初的PowerDrive Xtra，升级到PowerDrive X5、PowerDrive X6，目前升级到PowerDrive Orbit。
探讨石油定向井钻井中的旋转导向技术
探讨石油定向井钻井中的旋转导向技术随着石油资源的逐渐枯竭，石油勘探和开采面临着越来越大的挑战。
为了更有效地开采地下深层石油资源，石油行业逐渐引入了定向井钻井技术。
而在定向井钻井中,旋转导向技术是一种十分重要的技术手段。
本文将探讨石油定向井钻井中的旋转导向技术。
一、旋转导向技术概述旋转导向技术是一种通过控制钻头旋转速度和方向，从而改变钻井井眼轨迹的技术。
在传统井眼钻井中，钻头的旋转主要是靠钻机锚定在井口顶部，整体旋转，从而钻进岩层。
而在定向井钻井中，需要通过调整钻头的旋转速度和方向，让钻头沿着特定轨迹前进，使得井眼垂直深度和水平方向均能得到控制。
旋转导向技术的核心是通过测量钻头的旋转速度和方向，并通过控制钻头的动力系统，使其按照设计的井眼轨迹前进。
这需要依靠复杂的导向装置和传感器，控制系统能够根据钻井现场的实时数据，及时调整钻头的旋转速度和方向。
这项技术在提高定向井钻井效率的也能够最大程度降低钻井事故的发生概率，保障勘探和开采的安全性。
二、旋转导向技术在定向井钻井中的应用1. 地质勘探：旋转导向技术可以根据地质勘探结果，精确地控制钻头的转向，使得钻井可以在地下岩层中按照设计轨迹前进。
这样不仅可以更准确地获取地下岩层的信息，还能够避开地下岩层中的障碍物，提高勘探成功率。
2. 水平油井开采：在水平油井的开采中，旋转导向技术可以使得井眼在地下形成规整的水平轨迹，使得油井采油更加高效。
通过控制旋转速度和方向，可以准确控制水平井眼的弯曲程度和水平延展长度，实现更精准的油层开采。
3. 钻井安全：旋转导向技术可以及时发现钻井中的异常情况，通过调整钻头的旋转速度和方向，避免钻井事故的发生。
也可以及时调整钻井轨迹，避开地下的危险地带，保障勘探和开采的安全。
随着石油定向井钻井技术的不断发展，旋转导向技术也在不断进行改进和创新，以适应更复杂、更深层的勘探和开采需求。
1. 自适应控制系统：未来的旋转导向技术将更加智能化，通过自动测量、自适应分析和控制系统，实现更具精准的钻井控制。
钻井新技术及发展方向分析
钻井新技术及发展方向分析1 钻井技术新进展1.1石油钻机钻机是实现钻井目的最直接的装备,也直接关系到钻井技术进步。
近年来,国外石油钻机能力不断增强,自动化配套进一步完善,使钻机具备更健康、安全、环保的功能,并朝着不断满足石油工程需要的方向发展。
主要进展有:(1) 采用模块化结构设计,套装式井架,减少钻机的占地面积,提高钻机移运性能,降低搬家安装费用。
(2) 高性能的“机、电、液”一体化技术促进石油钻机的功能进一步完善。
(3) 采用套管和钻杆自动传送、自动排放、铁钻工和自动送钻等自动化工具,提高钻机的智能化水平,为提高劳动生产率创造条件。
1.2随钻测量技术1.2.1随钻测量与随钻测井技术21 世纪以来, 随钻测量(MWD) 和随钻测井(LWD) 技术处于强势发展之中,系列不断完善,其测量参数已逐步增加到近20种钻井工程和地层参数,仪器距离钻头越来越近。
与前几年的技术相比,目前,近钻头传感器离钻头只有0.5～2 m 的距离,可靠性高,稳定性强,可更好地评价油、气、水层,实时提供决策信息,有助于避免井下复杂情况的发生,引导井眼沿着最佳轨迹穿过油气层。
由于该技术的市场价值大,世界范围内有几十家公司参与市场竞争,其中斯伦贝谢、哈里伯顿和贝克休斯3 家公司处于领先地位。
1.2.2电磁波传输式随钻测量技术为适应气体钻井、泡沫钻井和控压钻井等新技术快速发展的需要,电磁波传输MWD(elect romagnetic MWD tool s ,EM MWD) 技术研究与应用已有很大进展,测量深度已经达到41420 km。
1.2.3随钻井底环空压力测量技术为适应欠平衡钻井监测井筒与储层之间负压差的需要,哈里伯顿、斯伦贝谢和威德福等公司研制出了随钻井底环空压力测量仪（annular pressure measurement while drilling, APWD) ,在钻井过程中可以实时测量井底环空压力,通过MWD 或EMMWD 实时将数据传送到地面,指导欠平衡钻井作业。
旋转导向技术在水平井中的应用
旋转导向技术在水平井中的应用引言水平井是一种特殊的油井，其在储层中以水平方向延伸。
水平井的应用可以在提高油气开采效率的同时减少地面环境破坏，因此在近年来得到了广泛的应用。
而旋转导向技术则是一种主要用于定位井眼的技术，可以精准控制井眼的方向和位置。
本文将介绍旋转导向技术在水平井中的应用，包括其原理、优势以及一些在实际开采中的应用案例。
1. 旋转导向技术的原理旋转导向技术是一种通过旋转钻头来改变井眼方向的技术。
其基本原理是通过钻具的旋转使得井眼在地下钻进过程中呈现一定的方向变化。
具体来说，当钻头在钻进过程中旋转时，由于地下的阻力和摩擦力的作用，井眼会随着钻头的旋转而呈现出一定的曲线方向。
通过精确控制钻头的旋转速度和方向，可以实现对井眼的定向控制，从而在地下形成水平井。
2. 旋转导向技术在水平井中的优势相较于传统的直井钻探技术，旋转导向技术有许多显著的优势。
通过旋转导向技术可以实现对井眼的精准控制，可以在地下形成水平井或者其它特定形状的井眼，这有利于提高油气开采的效率。
由于水平井可以在地下更充分地开采储层资源，相较于传统的直井可以获得更高的产量。
采用旋转导向技术可以减小对地表的环境破坏，有利于保护地表的生态环境。
由于水平井可以更加精准地控制油气开采的方向，可以减少油气开采对地下水和环境的影响，有利于保护地下水资源。
旋转导向技术在水平井中的应用具有显著的优势，有利于提高油气开采的效率和保护地下水资源和环境。
3. 旋转导向技术在水平井中的应用案例在实际的油气开采中，旋转导向技术已经得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。
以下将介绍一些旋转导向技术在水平井中的应用案例。
案例一：某油田采用旋转导向技术在水平井中进行油气采收，通过旋转导向技术在储层中开发出一条水平井，实现了对储层资源的充分开采并取得了显著的经济效益。
案例二：某地区的油气开采公司在水平井的开采中采用了旋转导向技术，通过对井眼的精确控制实现了对储层资源的高效开采并减小了对地表环境的影响，同时保护了地下水资源。
旋转导向工具研究现状及发展趋势
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ｒｏｔａｒｙ ｓｔｅｅｒｉｎｇꎻ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｃｏｎｔｒｏｌꎻ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓꎻ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ
０ 引 言
旋转导向技术是目前国内外石油钻井领域先进
的井眼轨迹控制技术ꎬ 该技术可以使钻具在旋转钻
井的过程中按照预设井眼轨道实施钻进ꎮ 旋转导向
工具作为实施该技术的重要装备ꎬ 它集成了井下恶
劣环境下的机、 电、 液一体化前沿技术ꎬ 体现了当
∗ 基金项目: 湖北省技术创新专项 “ 智能油气钻采井眼轨迹控制工具研究” (２０１９ＡＡＡ０１０) ꎮ
因此采用的仍是其传统的调制式推靠控制方法ꎻ 而
导向扶 正 套 带 动 钻 头 偏 转 部 分 继 承 了 ＰｏｗｅｒＤｒｉｖｅ
Ｘｃｅｅｄ 动态指向式工具的原理 [６] ꎮ 基于此ꎬ 该公司
将其定义为复合式旋转导向工具ꎮ 由于推靠垫块不
是作用在井壁上ꎬ 而是作用在工具导向扶正套内壁
上ꎬ 使工具可以适用于软硬地层ꎬ 在全程旋转钻进
和静态式ꎮ
１ １ 推靠式旋转导向工具
２０１８ 年ꎬ Ｗｅａｔｈｅｒｆｏｒｄ 公司推出了一种新的全
旋转推靠式工具 Ｍａｇｎｕｓ [２] ꎬ 如图 １ 所示ꎮ
１—钻头ꎻ２—推靠垫块ꎻ３—无刷直流电机ꎻ
４—近钻头井斜角、伽马传感器ꎻ５—稳定器ꎮ
图 １ Ｍａｇｎｕｓ 工具结构图
Ｆｉｇ １ Ｍａｇｎｕｓ ｔｏｏｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
际大型跨国油服公司所垄断ꎮ 为缩小与国外技术的差距并取长补短ꎬ 详细论述了几种国外最新的
旋转导向钻井技术最新进展及发展趋势
关键词 ：旋转导向钻井；推靠钻头式；指 向钻头式；偏置机构；现状 ；发展趋势 中 图分类 号 ：Ｔ Ｅ ２ ４ ３ 文献标 识码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ４ ５ ７ ８ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ７ ． ０ ０ １
Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ｙ ｕ ａ ｎ Ｏ ｉ ｉｅ ｆ ｌ ｌ ｄ ３ ． Ｓ Ｉ Ｎ Ｏ Ｐ Ｅ Ｃ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ． ，Ｌ ｔ ｄ ． ）
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旋转导向钻井技术新进展
旋转导向系统(RSS)是在钻柱旋转钻进时，随钻实时完成导向功能的一种导向式钻井系统，是20世纪90年代以来定向钻井技术的重大变革。
RSS钻进时具有摩阻与扭阻小、钻速高、成本低、建井周期短、井眼轨迹平滑、易调控并可延长水平段长度等特点，被认为是现代导向钻井技术的发展方向。
在RSS出现以前，多采用由泥浆马达驱动的滑动导向钻井系统实施导向钻井。
该系统的特点是在钻井过程中钻柱不旋转，而是沿井壁轴向滑动，并通过滑动导向工具改变井眼的井斜角和方位角，从而控制井眼轨迹。
旋转导向系统与滑动导向钻井系统相比，具有钻速快、井眼质量高、降低压差卡钻风险、可清洁井眼等优点。
旋转导向系统按其导向方式可分为推靠钻头式(Push the Bit)和指向钻头式(Point the Bit)两种系统。
下面将通过对市场上最新型RSS系统的介绍，展示旋转导向钻井技术的进展。
1. AutoTrak X-treme系统
AutoTrak X-treme系统是由井下钻井马达驱动的旋转导向系统。
其最大的优势是将普通转盘式RSS最高250rpm的转速提高到400rpm。
该系统由旋转闭环导向系统Auto Trac和高效钻井马达X-treme组合而成。
其特殊设计的模块化结构可以允许BHA持续高速旋转，而X-treme马达的设计也解决了导向数据通过马达传输的问题，真正实现了精确、实时的近钻头导向。
2. Revolution RSS
Revolution旋转导向系统是一种“指向”式的旋转导向系统，导向的主要组件为不可旋转的套筒稳定器、近钻头旋转稳定器和旋转传动轴(drive shaft)。
地面导航设施接收到泥浆脉冲传输的LWD信号后确定偏移方向和偏移角度，使传动轴产生偏移。
传动轴在套筒稳定器中运转，将扭矩和载荷传递至钻头，“指引”钻头向既定方向前进。
近钻头旋转稳定器起到支点的作用。
3. 3D旋转导向系统——Pathfinder RSS
Pathfinder 3D旋转导向系统实现了在冲蚀井眼中的定向钻进。
一般的旋转导向工具依靠与井壁的直接接触来施加导向力，或者通过这种接触来维持导向部件的稳定。
Pathfinder RSS 采用特殊设计的导向垫块最多可以伸长1in，使121/4in的井眼工具在13in的井眼中仍能与井壁接触。
4. PowerDrive系统
PowerDrive旋转导向系统是通过高速旋转同时导向来进行钻进的，然而高速旋转下的定位比较困难。
斯伦贝谢公司的PowerDrive采用了在RSS内部安装不旋转组件的方法解决该问题，因其外部钻杆始终处于旋转状态而大大提高了钻速。
“让每个接触井壁的部分都在转动”的思想是斯伦贝谢旋转导向系统的核心，也是优于其它RSS系统的根。