旋转系统
斯伦贝谢旋转导向系统 Power-V 使用介绍
斯伦贝谢旋转导向系统Power-V 使用介绍1 Power-V 简介和应用范围Power-V是斯伦贝谢旋转导向系统PowerDrive家族中的一员。
所谓旋转导向系统，是指让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，但相对于泥浆马达，PowerDrive有非常明显的优点。
旋转导向系统广泛用于使用泥浆马达进行滑动钻进时比较困难的深井、大斜度井、大位移井、水平井、分枝井(包括鱼刺井)，以及易发生粘卡的情况。
2 旋转导向系统PowerDrive的优点⑴反映和降低了所钻井段的真正狗腿度，使井眼更加平滑。
用泥浆马达打30m井段，滑动钻进15m，转动钻进15m，井斜角增加4°，得到平均狗腿度4°/30m。
实际上，转钻15m井斜角几乎没有变化，这15m的实际狗腿度是零；而4°的井斜角变化是由滑钻15m产生的，这15m的实际狗腿度是 8°/30m。
而用Power-V在同一设置下打出的每米都是同样均匀和平滑的，减少了井眼轨迹的不均匀度，从而减少了在起下钻和钻进过程中钻具实际所受的拉力和扭矩，减少了以后下套管和起下完井管串的难度。
⑵使用Power-V钻出的井径很规则。
使用传统泥浆马达在滑动井段的井径扩大很多，而转动井段的井径基本不扩大。
这种井径的忽大忽小是井下事故的隐患，也不利于固井时水泥量的计算。
⑶由于Power-V钻具组合中的所有部分都在不停的旋转，大大降低了卡钻的机会。
使用传统泥浆马达在滑动钻进时除钻头外，其它钻具始终贴在下井壁上，容易造成卡钻。
⑷在钻进过程中，由于Power-V组合中的所有钻具都在旋转，这有利于岩屑的搬移，大大减少了形成岩屑床的机会，从而更好的清洁井眼。
这对于大斜度井、大位移井、水平井意义很大。
⑸由于Power-V钻具组合一直在旋转，特别有利于水平井、大斜度井和3000m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。
九 上 23章 《 旋转》 全章系统讲义
《 23 章 旋转 》《知识点1 旋转的相关概念》 （1）定义：在平面内，把一个图形绕着某一个点O 旋转一个角度的图形变换叫做旋转． 点O 叫做 旋转中心 ，转动的角叫做 旋转角 。
如果图形上的点P 经过旋转变为点P ′，那么这两个点叫做 对应点。
（2）注意：1. 旋转的范围是在平面内旋转，否则有可能旋转为立体图形，因此“在平面内”这一条件不可忽略。
2. 旋转的三要素： ， 和 ；3. 旋转的方向有： ， ；4. 旋转角： 。
例1 已知：把△ABC 顺时针旋转60°后能与△A ’BC ’重合， 求：（1）找出旋转中心，（2）指出对应顶点和对应边， （3）指出旋转角（4）连接A A ’， △ABA ’是什么三角形？为什么？接CC ’，△CBC ’呢？A'C'BAC例2 如图，P 是等边△ABC 内一点，△BMC 是由△BPA 旋转所得，则旋转角是， ∠PBM ＝ ____．例3 我们知道，国旗上的一个五角星是旋转对称图形，为使它能与自身重合，需要旋转的角度为（ ） A. 36° B. 45° C.60° D. 72°练习：1. 下面生活中的实例，不是旋转的是（ ）A. 传送带传送货物B. 螺旋桨的运动C. 风车风轮的运动D. 自行车车轮的运动 2. 将一个三角形旋转，旋转中心应选在（ ）A. 三角形的顶点B. 三角形的外部C. 三角形的三条边上D. 平面内的任意位置3. 如图，四边形ABCD 是长方形，四边形AEFG 也是长方形，E 在AD 上，如果长方形ABCD 旋转后能与长方形AEFG 重合，那么（1）旋转中心是哪一点？ （2）旋转角是几度？EFGBDAC4.5.6.《知识点2 旋转的性质》由旋转的定义可知，旋转不改变图形的大小和形状，这说明旋转前后的两个图形是全等的.由此得到如下性质：1. 旋转前后的图形；2. 旋转后的对应线段；对应角；3. 同一个旋转，旋转角；4.对应点到旋转中心的距离相等.注意：经过旋转，图形上的每一点都绕旋转中心沿相同方向转动了相同的角度，对应点的排列次序相同.例1例2例3例4 已知平面直角坐标系上的三个点O（0，0），A（－1，1），B（－1，0），将△ABO绕点O顺时针方向旋转135°，点A、B的对应点为A l，B l，求点A l，B l的坐标。
钻井的八大件
钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘钻井作业的八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等，其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。
钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入，经钻井泵加压后的泥浆，经过高压管汇、立管、水龙带，进入水龙头，通过空心的钻具下到井底，从钻头的水眼喷出，经井眼和钻具之间的环行空间携带岩屑返回地面，从井底返回的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。
起升系统是为起升和下放钻具、下套管以及控制钻压、送进钻具服务的，钻具配备有起升系统。
起升系统包括绞车、辅助刹车、天车、游车、大钩、钢丝绳以及吊环、吊卡、吊钳、卡瓦等各种工具。
起升时，绞车滚筒缠绕钢丝绳，天车和游车构成副滑轮组，大钩上升通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升。
下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升，下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过刹车机构控制钻具的送进速度，将钻具重量的一部分作为钻压施加到钻头上实现破碎岩层。
旋转系统是转盘钻机的典型系统，其作用是驱动钻具旋转以破碎岩层，旋转系统包括转盘、水龙头、钻具。
在钻井现场我们观察到的钻具包括：方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，此外还有扶正器以及配合接头等。
其中钻头是直接破碎岩石的工具，有刮刀钻头，牙轮钻头、金刚石钻头等类型。
钻铤的重量和壁厚都很大，用来向钻头施加钻压，钻杆将地面设备和井底设备联系起来，并传递扭矩。
方钻杆的截面为正方形，转盘通过方钻杆带动整个钻柱和钻头旋转，水龙头是旋转钻机的典型部件，它既要承受钻具的重量，又要实现旋转运动，同时还提供高压泥浆的通道。
GeoPilot 旋转导向系统
-4080
-4090
-4090
-4090
-4100 -4110 -4120
-4100
4 5
6 7 -4110 8 9 10
干层 油层 差油层
油层
差油层 油层
含油水层
-4100 -4110
海拔（m） -4050 -4060 -4070 -4080 -4090 -4100 -4110 -4120
哈德1-24H 地质导向 :总结
runs of 5 wells
• Bit Hour: 75.77
• 1-1-WT-A-X-I-No-TD
Questions?
A Joint Collaboration with Japan Oil, Gas, and Metals National Corporation
time penalty
• FullDrift® system approach
– Consistent hole quality, lower vibration, longer runs at higher ROP
• Consistently delivers 5-6°/100’ doglegs in even challenging directional situations and formations
度岩
深感应 0.2 2000.0
性
解释结论
浅感应 0.00 0.00
1
干层
-4060 2
3
-4070
油层 油层
-4080
-4080
HD1-24H
自然电位 0.00 15.00
深
自然伽马 0.0 150.0
度岩
深感应 0.2 2000.0
旋转导向系统和地质导向钻井简介
随
地质参数
钻
测
量
井
底
信
息
钻井工程参数
自然伽玛 电阻率
声波 倾角
LWD/FEWD
密度
孔隙度
轨迹空间位置
井斜 方位 工具面
MWD
钻井参数
钻压 扭矩 压力
PWT
可视化三 维地质体
模型
导向
数据 处理
随钻测 量系统
地质导向 软件系统
曲线对比和 模型修正
7.2 地质导向钻井简介
三、地质导向钻井的概念
地质导向钻井就是在钻井过程中通过随钻测量多种地质和工 程参数对所钻地层的地质参数进行实时评价和对比，根据 评价对比结果而调整控制井眼轨迹，使之命中最佳地质目 标并在其中有效延伸。
旋转导向、地质导向钻井简介
• 7.1 旋转导向系统简介 • 7.2 地质导向钻井简介
7.1 旋转导向系统简介
一、导向钻井代初期发展起来的 一项钻井新技术，代表了钻井技术发展的最高水平。
LWD
斜 向 器
井 下 马
MWD
弯 外 壳 马
旋 革命性 转 进步
导
达 WLMWD 达 向
30' 40' 50' 60' 70' 80' 90' 2000' 年代
滑动导向
7.1 旋转导向系统简介
二、旋转导向钻井的主要优点
• 提高了机械钻速； • 增强了井眼清洁效果； • 增强了井眼轨迹控制精度和
灵活性； • 减少了起下钻次数； • 井眼规则、光滑； • 克服极限位移限制。
7.1 旋转导向系统简介
7.1 旋转导向系统简介
三、旋转导向系统的进展
旋转的三要素
旋转的三要素在我们日常生活中，旋转是一种常见的运动形式，无论是在自然界中的风车转动、地球自转还是人类制造出的各种机械设备的旋转运动，都离不开旋转的三要素。
这三个要素贯穿于旋转的整个过程，影响着旋转运动的稳定性、速度和效率。
第一要素：中心旋转的第一要素是中心。
在旋转过程中，中心是整个旋转系统的核心和支点，它确保了旋转运动的稳定性和平衡性。
无论是风车的轴心、地球的地心还是机械设备的旋转中心，都承担着至关重要的作用。
中心的位置不仅影响着旋转物体的运动轨迹，还决定了旋转运动的速度和方向。
在旋转过程中，保持中心的稳定性和准确性至关重要，只有这样才能确保整个旋转系统的正常运转。
第二要素：角度旋转的第二要素是角度。
角度是衡量旋转运动旋转角度大小的重要指标，它决定了旋转的方向和距离。
在实际应用中，角度的选择直接影响了旋转物体的运动速度和效率。
合理调整旋转角度可以使旋转运动更加顺畅和高效，提高旋转系统的整体性能。
同时，角度还可以通过旋转角速度的调整来控制旋转过程中各个部分之间的协调性，确保旋转运动的平衡性和协调性。
第三要素：力旋转的第三要素是力。
力是驱动旋转运动的动力源，它对旋转系统的运动速度、加速度和承载能力产生着重要影响。
在旋转过程中，合理施加力可以提高旋转物体的旋转速度，增加旋转系统的负载能力，同时也能减少旋转运动中的摩擦和阻力，使旋转系统更加高效和稳定。
合理控制施加在旋转系统上的力，能够使旋转运动更加精准和可控，确保旋转系统的正常运行和安全性。
无论是什么样的旋转系统，中心、角度和力始终是其关键要素。
只有合理把握好这三个要素之间的平衡关系，才能保证旋转运动的顺利进行，并实现旋转系统的高效运行。
井下动力钻井工作原理
井下动力钻井工作原理
井下动力钻井是一种常用的石油钻井技术，其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 钻井液循环系统：井下动力钻井中，钻井液循环系统起着重要的作用。
钻井液通过泵送进入井底钻头，然后通过钻杆中的通道进入钻头内部，冲刷岩层并将钻屑带到地面。
2. 旋转系统：井下动力钻井中，井下动力装置驱动钻杆旋转，钻杆通过旋转带动钻头在地层中钻探。
旋转系统通常由绕组电动机、蜗轮蜗杆减速器和转动装置组成。
3. 推进系统：在井下动力钻井中，推进系统主要是通过钻杆的上下运动来实现。
钻井液通过钻杆通道进入钻头底部，然后冲击岩层并将钻屑带到井上。
通过调节钻杆的推进速度，可以控制钻头的下压力和钻井速度。
4. 钻头：井下动力钻井中，钻头是进行岩层钻探的关键工具。
钻头通常由钻杆接头、钻头身和钻头嘴三部分组成。
钻头嘴采用合适的切削结构和硬质合金材料，可以快速切削岩石并将钻屑冲刷出井口。
总之，井下动力钻井通过钻井液循环系统、旋转系统、推进系统和钻头等组成部分的相互配合，实现了从井底到地面的高效钻井作业。
钻机八大系统
1、旋转系统在钻井过程中，旋转系统通过转动井中钻柱带动钻头旋转破碎岩石。
它主要包括转盘、水龙头。
转盘型号：ZP375，功率：5850kN。
水龙头型号：SL-450，功率：4500kN。
2、循环系统循环系统主要作用是循环钻井液，及时清洗井底、携带岩屑，分离钻井液中多余固相、保护井壁和冷却钻头等。
它主要包括泥浆罐、泥浆泵、地面管线、立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤、钻头、环空、导流管、振动筛、除砂器、除泥器、离心机、搅拌机等。
泥浆泵型号：F-1600，功率：1176kW。
水龙头型号：SL-450，功率：4500kN。
振动筛型号：ZSW-2，振动筛负荷：50L/s，数量：3个。
除砂除泥一体机型号：ZCN250，数量1个。
离心机型号：LW450-1000-N1、LW450-1000-N3，负荷：40m3/h、60m3/h。
3、起升系统起升系统用于起下钻具、下套管、控制钻压及钻头钻进等。
它主要包括绞车、辅助刹车、井架、天车、游动滑车、大钩、钢丝绳、吊环、吊卡、卡瓦、液压大钳、“B”型大钳等。
绞车型号：JC70D，功率：1470kW。
井架型号：JJ450/45-K7，负荷：4500kN。
天车型号：TC450，负荷：4500kN。
游动滑车型号：YG450，负荷：4500kN。
4、动力系统动力系统主要是为各工作机提供动力，按动力设备不同分为机械驱动和电驱动两大类，即分别以柴油机和电动机为动力。
柴油发电机组型号：TYM-ZJ1600，功率：1000kW，数量：4个。
发电机：YG505，功率：400kW。
5、传动系统传动系统的作用是连接发动机与工作机，实现能量从驱动设备到工作机组的能量传递、分配及运动方式的转换。
电传动系统型号：VFDSL70715，功率1900KV A。
6、控制系统控制系统的作用是指挥各机组协调进行工作，常用的有气控、电控、液控等。
7、钻机底座钻机底座包括钻台底座和机房底座。
钻台底座用于安装井架、转盘、放置立根盒及必要的井口工具等。
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吊钳
吊钳是用于石油天然气钻井和修井作业中旋紧或卸开钻柱、 套管、油管等连接螺纹的工具。一般作业中内外钳同时使用。
吊钳按结构可分为多扣合钳和单扣合钳两种。按功用分为钻
杆吊钳、套管吊钳、油管吊钳。按性能又可分为B型吊钳和液
压大（吊）钳。B型吊钳为多扣合钳。
卡瓦
卡瓦是用来卡住并悬挂下井的钻杆、钻铤、动力钻具、
中国：有液压、AC-SCR-DC顶驱，尚无AC—AC变频顶驱。
由水龙头、马达和一级齿轮减速箱组成。 （1）马达：用并激DC马达，立式驱动主轴。 （2）水龙头：额定载荷6500kN；盘根盒为快
速装卸式，与普通水龙头的一致。
（3）气动刹车：在马达轴上端，快速制动。 （4）减速箱：马达轴下有小齿轮（Z=18）， 与主轴上的大齿轮（Z=96）相啮合，主轴下方接 钻柱。
7、起下钻时在井架内任何高度的位置随时都可以将主驱动轴同钻柱上扣和
关井等。
驱动型式有两种
（1）液马达驱动; （2）电动机驱动:①AC-SCR-DC顶驱动 ②AC变频f顶驱 80 年代，挪威将 AC-SCR-DC 改成 AC 变频顶驱。之后，美国（ Varco公司）、挪威（MH公司）、加拿大（Tesco公司和CANRIG公司） 等研制了AC变频顶驱。90年代，AC变频顶驱占了主导地位。
吊卡是用以悬挂、提 升和下放钻杆、钻铤、套管 或油管的工具。按用途，吊 卡分为钻杆吊卡、钻铤吊卡、
套管吊卡和油管吊卡。按结
构分为侧开式吊卡、对开式
（牛头式）吊卡和闭锁环式
吊卡。
吊环
吊环是石油、天然气钻井和井下修井作业过程中起下 钻柱的主要悬挂工具之一，其下端挂于吊卡两侧吊耳中 ，上端挂在大钩的两侧耳环内。主要用于悬挂吊卡。 按结构，吊环可分为单臂吊环和双臂吊环两种。
钻井工艺对转盘的要求：
（1）具有足够大的扭矩和一定的转速，以转动钻柱带动钻头破碎
岩石，并能满足打捞、对扣、倒扣、造扣或磨铣等特殊作业的要求。
（2）具有抗震、抗冲击和抗腐蚀的能力，主轴承应有足够的强度
和寿命，并要求其承载能力不小于钻机的最大钩载。 （3）能正反转，具有可靠的制动机构。 （4）具有良好的密封、润滑性能。
井操作。
现在，石油钻井已部分使用顶部驱动钻井系统。顶
部驱动钻井系统是集转盘、水龙头为一体，用电动钻机 作旋转钻井动力，并能随提升系统而升降的钻井旋转系 统，是对转盘钻井的一次重大改进。具有转盘钻无可比 拟的优点。
顶部驱动钻井的优势： 1、可接立柱钻进，减少2／3的接单根时间； 2、能倒划眼和下钻划眼；起钻时可旋转钻杆和继续循环钻井液； 3、钻柱可顺利取出缩径井段； 4、可以不接方钻杆即可钻过桥塞点和缩径点； 5、上、卸扣扭矩得到控制；采用钻井电机接卸钻杆和钻进，操作人员只需 打背钳； 6、钻台上只有平稳旋转的钻杆；
（5）主轴：即水龙头的中心管。
（6）润滑系统
导轨—导向滑车总成 导向滑车和支撑装置总成如图所示: ①导轨：装在井架内 ②导向滑车：由马达底座和框架组 成。 ③轨，90年代改为单导 轨。
谢谢！
旋转系统
旋转系统
作用：驱动钻具旋转以破碎岩层 组成：水龙头、转盘、顶驱、钻具（一般包括方钻杆、钻杆、钻铤和钻头， 扶正器、震击器以及配合接头等） 工作原理：转盘通过方钻杆或是顶驱带动整个钻柱（由钻杆和钻铤等钻具
组成）和钻头旋转，钻头直接破碎岩石，水龙头提供高压泥浆的通道。
1、水龙头
工作原理： 水龙头是钻机的重要部件。作为钻机提升部件（不旋转）与旋 转钻具之间的过渡部件，它上部的提环与大钩相连，下部中心管与 方钻杆相连，在钻井过程中，中心管是由方钻杆带动的，它本身不 能主动旋转。水龙头上的鹅颈管与水龙带相连接，在钻井过程中，
套管等管柱的工具。
按作用原理，卡瓦分为机械卡瓦和气动卡瓦两种。
按结构分为三片式、四片式、多片式三种。
按卡瓦用途分为钻杆卡瓦、钻铤卡瓦和套管卡瓦三种。
3、顶驱钻井系统
什么是顶部驱动钻井装置? 顶驱：从井架空间上部直 接旋转钻柱，沿井架内导轨向 下送进，完成钻进，循环钻井 液，接立根，上卸扣等多种钻
连接螺纹
外壳
连接螺纹 水龙带
中心管
接头
接头下端螺纹 图一、鹅颈管与水龙带螺纹连接示意图
2、转盘
主要作用是： 1、带动钻具旋转钻进和在起下钻过程中悬持钻具、卸开钻具 螺纹以及在井下动力钻井时承受螺杆钻具的反向扭矩。 2、转盘的动力经水平轴上法兰或链轮输入，通过锥齿轮转动 转台，借助转台通孔中的方瓦和方补心带动方钻杆、钻柱和钻头 转动； 3、方补心允许方钻杆轴向自由滑动，实现边旋转边送进。
转盘的代号
ZP □－□－□
更新设计标号:用阿拉伯数字表示 驱动形式：机械驱动省略，Y液压驱动，D 电驱动 型号级别：转盘通孔直径， in×10 转盘代号 常用转盘的主要有：ZP175、ZP275、ZP475、ZP375等型号。
转盘结构图
大方瓦 方补心
锁销
水平轴 大伞齿轮 小伞齿轮
滚子补心
吊卡
中心管与钻具相连形成泥浆循环通道。带有旋扣器的水龙头，还具
有在钻井作业过程中接单根或旋开方钻杆的功能。
型号表示方法
• SL XXX
载荷的1/10 单位kN “水龙头”的第一个字母
例： SL160表示载荷为1600KN的水龙头
基本结构
1、固定部分 2、旋转部分 3、密封部分
提环
鹅颈管 吊耳
盘根装置