钛合高精度高温压力传感器、位移传感器助力 旋转导向钻井系统(近钻头地质导向钻井系统)
旋转导向钻井技术介绍
High Side
Bearing Housing Sleeve
High Side
Sleeve Orientati on Direction
P2 Bit Side Force
=
P3
P1
Magnitude
Drive Shaft
13
（1）AutoTrak RCLS系统
15
Surface Equipment
Sensor Interface / Decoding Unit (TR700) Other Sensors Transducer Signal By Pass Controller DrillByte Computer
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。
14
Control principle two way communication
工作方式
静态偏置 推靠式 调制式 静态偏置 指向式
代表系统
AutoTrak RCLS PowerDrive SRD Geo-Pilot
旋转导向程度
工具系统 外筒不旋转 全旋转 工具系统 外筒不旋转
造斜能力 （°/30m） 6.5 8.5 5.5
位移延伸 能力 低 高 中
螺旋 井眼 存在 存在 消除
井眼尺寸 （mm） 216～311 152～311 216～311
Non Rotating • 1997 年注册为AutoTrak，正式推向市场 。 Sleeve
导向钻井技术(jk)
1.2 测量仪器的类型
按方位的测量原理可分为两大类:
磁性和非磁性测量仪器
按测量方式来分，又可分为:
单多点和随钻类
A.井斜控制式导向工具
• 这种工具的核心是可变径稳定器，一般用于大井斜 的条件下。在方位变化较小时，主要是通过调整稳定器 的外径尺寸来改变BHA的性能，从而达到控制井斜、控 制井眼轨迹的目的。
AGS可变径稳定器
B.全角控制式旋转导向工具
全角控制式旋转导向工具:
既能控制井斜，又能控制方位，是导向工具的 发展方向。
二、解决胜 利油田开发 问题的手段
胜利油田为解决开发后期所面临的问题， 实现稳产，必须提高以下3个方面的能力：
• 提高复杂油气藏开发能力 • 提高滩海油气田的海油陆采能力 • 提高深层资源的开发能力和开发速度
1、提高复杂 油气藏开发能 力
主要用于解决复杂小断块油藏、岩性 油藏等难动用储量和新增储量复杂油 气藏的勘探开发问题，提高其开发效 率和油气采收率，降低勘探开发成本。
• 随着旋转导向钻井系统投入现场应用：随钻地质导向配
合旋转导向钻井系统成为了各大石油公司追求的目标。 Schlumberger Anadril 公 司 的 Ideal 地 质 导 向 系 统 配 合 其 Power Drive SRD 旋转导向系统，Baker Hughes Inteq公司 的RNT (Reservoir Navigation Tool) 地质导向系统配合其
国外：旋转导向钻井系统
为满足上述特殊工艺井导向钻井需要，旋转导向钻井技术得以迅速发展
王长宁院长-地质导向与导向钻井简介10.17
地质参数主要有：自然伽马(DGR)、电阻率(EWR)、岩石密度(SLD)和中子 孔隙度(CNΦ)、声波时差和核磁共振等，此外还有测量钻具振动的传感器 (DDS)。
一、地质导向系统
⑷、地质导向随钻FEWD仪器简介
6、国内地质导向技术现状
一、地质导向钻井系统
) 地面系统(CFDS
中国石油集团钻井工程技术研究
院从1999年开始攻关，于2005研制成
功了具有我国独立知识产权的第一台
井下
CGDS－I近钻头地质导向钻井系统第一
无线 短传
代产品(China Geosteering Drilling
System)。并先后在冀东、辽河等油
一、地质导向系统
⑷、地质导向随钻FEWD仪器简介
电磁波电阻率传感器(EWR—Phase4)
由四个发射极和两个接收极组成，通过测量每一组发射极和接收极之间的相 位差和波幅衰减，可以合成4条不同探测深度(极浅、浅、中深、深)的电阻率曲 线和组合电阻率曲线。
测量范围为0一2000-m ，系统测量误差土1％＠10-m ，垂直分辨率 153mm，探测深度762mm。 对泥岩、薄砂岩夹层有很好的解释作用，提高油水界 面的鉴别能力，可以发现可移动的碳氢物质。
这些参数通过电磁波传送到马达以上的 MWD或LWD，再由泥浆脉冲传送到地面。
借此，司钻和地质工程师可实时了解到 钻头处的岩性变化以及检测钻头处的油气显 示情况，并通过对钻头进行导向，保证井眼 在储层内延伸，达到增大储层泄油面积、提 高产量和降低完井成本的目的。
一、地质导向钻井系统
5、地质导向钻井系统的结构特征
一、地质导向钻井系统
CGDS近钻头地质导向钻井技术
详细技术指标及其与国外同类产品的对比
– 与世界上仅有的近钻头地质导向产品Schlumberger GST技术对比 • 钻头电阻率技术指标对比：测量范围相同，精度相当
技术指标 测量范围
水基 测量精度 泥浆
垂直分辨率 探测深度 测量范围 油基 泥浆 测量精度
钻头电阻率技术指标对比
CGDS
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由4个子系统组成。
测传马达 无线接收系统 CGMWD系统
测得的近钻头5个参数通过无线电磁波方式，越过螺 杆马达，短传至上方的无线接收短节。
是一个机电一体化复杂装置，把接收到的近钻头参数 汇入其上部的MWD(无线随钻测量系统)数据总线，向 上传输。
无线短传
无线接收系统
测传马达
无线短传技术国外只有个别公司掌握
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CGDS系统是中石油集团钻井工程技术研究院主持研 制的近钻头地质导向钻井装备，由北京石油机械厂产业化， 2008年取得“国家自主创新产品证书”，2009年荣获国 家技术发明奖二等奖。
具有测量、传输和导向三大功能。适合于油气探井、 水平井和多分支井等，尤其适用于复杂地层、薄油层开发 井。可提高探井成功率、开发井油层钻遇率和采收率。
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由4个子系统组成。
测传马达 无线接收系统 CGMWD系统 地面信息综合处
理与导向控制决 策系统
测传马达, CAIMS, China Adjustable Instrumented Motor System
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由4个子系统组成。
测传马达
下部装有近钻头测量短节。实现近钻头
地面信息综合处理与导向控制决策系统, CFDS, China Formation/Drilling Software System
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。
高温高压碳氧比测井仪的研制与应用
足 ， 仪器 的应用受 到 限制 。随着钻 井不 断加深 ， 使 测 井难 度增 大 ， 以进 行 耐 高 温 、 高 压 ＣＯ测 井 仪 所 耐 ／
的研 制可 以在一定 程度 上解决 目前 和将来 在施 工 中
遇到 的这些 问题 。
ｌ 仪器 的基 本 原 理 和 结构
１１ 碳氧 比测 井原 理 ．
图 １ 各 元素 非 弹 射 射 线谱 （ Ｇ Ｂ Ｏ）
１ 仪器 结构 ． ２
碳氧 比能谱测 井方 法是用 来在 生产 井 中确 定剩
碳 氧 比测井 仪 由中子发 生器 屏蔽体 、 、 探测 器 、 电子线 路 、 温瓶 组成 ， 保 并置 于一根 独立 的外壳 内 。
关键 词 ： 氧 比测 井仪 ； 碳 高温 高压 ； 剩余 油饱和 度 ； 器研 制 仪
Ｏ 引言
油 田的开发 中后期 ，要想 使原 油产 量在相 当长 的一 段时 间 内保持 稳产 、 增产 、 提高 采收率 及开 发效
果 ， 且将储 量充分 挖 掘出来 ， 并 这对 油井储 层评 价提 出了更高 的要求 ，因此测 井仪 器也 就要做 出相 应 的
片机 系统 向地 面传送 的数据曼彻斯 特码 编码 。单片 机 系统 的核心是一 片 ＭＣ ４ ８５ ２单片机 ，系统还 ６ ０Ｅ １ 主 要 包 括 一 片 Ｅ Ｒ Ｍ 和一 片 ６ １ 据 存 储 器 。 ＰＯ １６数 ６１ １６数据存储 器用来存 放俘获谱 信息 。 系统将有 多 种 控制 能力 使 以上 六 个部 分有 机地 组合 在一 起 ， 完
２１年第 ２ ０１ 期 总 第 １２期 ８
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围 外 测 井 技 术
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。
旋转导向工具在水平井中应用探讨
旋转导向工具在水平井中应用探讨摘要：旋转导向钻井技术在国内外已经得到了广泛的运用，随着我国大部分油田进入开发中后期，主力勘探区块勘探程度较高，勘探新区多处于特殊环境，油田在开发过程中大量采用水平井、大位移井、丛式井、高难度定向井等，在这些特殊钻井工艺应用过程中，地质导向技术在引导钻头及控制井眼轨迹的方面起到关键作用，大大提高了钻井成功率。
关键词：旋转导向工具；AutoTrack Curve；AutoTrak G3；应用；探讨1 前言近年来，随着我国大部分油田进入开发中后期，主力勘探区块勘探程度较高，勘探新区多处于特殊环境，勘探开发成本不断升高，为了提高油气采收率、降低开采成本，油田在开发过程中大量采用水平井、大位移井、丛式井、高难度定向井等，为了提高特殊钻井工艺钻井成功率，引导钻头及控制井眼轨迹的地质导向技起到关键作用。
旋转导向钻井技术是20 世纪90 年代出现的一项尖端自动化钻井新技术，技术核心是旋转导向钻井系统。
其结构主要包括自动导向钻井系统、地面监测系统、及将上述两部分联系在一起的双向通讯而组成。
目前旋转导向钻井技术因其施工井眼轨迹规则平滑、水平段延伸能力强、钻速高、成本低、建井周期短等优势，在国内外水平井、大位移井、丛式井油气开发中得到了广泛应用。
2 旋转导向技术简介旋转导向钻井技术（RSS）主要由地面系统和井下控制系统组成，具体可以分为地面监控系统、通讯系统、随钻测量系统及井下导向工具系统四部分，如下图1所示，其中，井下导向工具系统是一个集机、电、液于一体的自动控制系统，能够控制钻头钻进轨迹，是旋转导向系统的核心所在。
旋转导向主要作用是钻井导向、实时监控、双向通讯、连续导向，先进的旋转导向钻井系统具备地质导向、实时可视化、闭环控制及耐温能力强的特点。
图1 旋转导向系统组成旋转导向技术根据导向方式不同，可以分为推靠式和指向式两种，其中，指向式旋转导向系统具有摩阻小、水平位移大、钻井质量高等优势，地层适应性好，能够适应各种复杂工况，应用越来越普遍。
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PPM-S310型高精度高温压力传感器、位移传感器助力旋转导向钻井系统
由长沙钛合电子公司生产的PPM-S310型高温压力传感器、PPM-WYDC高温位移传感器，成功使用在旋转导向钻井系统中，表现良好，将得到大力推广，其基本性能：压力：0-140MPa、精度：0.1%FS，使用温度：0-175℃，直径：10mm。
位移：150mm，耐压：140MPa，精度：0.1%FS，直径，不大于10mm。
旋转导向钻井系统(近钻头地质导向钻井系统）是当今石油钻井工程领域最重要的前沿装备之一，集机、电、液、信息和控制技术于一体，在近钻头端与MWD或LWD配合完成导向钻井。
是实现石油钻井向数字化、信息化、自动化方向发展的核心技术和重大装备，可广泛应用于陆地和海洋环境下的超深井、水平井、大位移井、分支井等特殊钻井工艺的导向作业。
旋转导向钻井系统(近钻头地质导向钻井系统）由发电系统、电力传输系统、机械系统、电动机、液压系统、定位总成、测量系统等
构成。
在钻井过程中，泥浆提供动力，带动发电机发电，供给整个导向系统，主控板采集压力、位移及地面上位机的信号进行数据分析处理，并向执行机构发送指令，电机泵液压系统接受到指令后控制翼肋伸出或收回,分别在不同方向上对井壁施加作用力，通过三个支撑翼肋的控制，实现导向钻进。