旋转导向钻井技术(简版)
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旋转导向钻井智能钻井介绍 Auto Trak,Power Drive, Geo Pilot
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。
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
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
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
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。
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
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
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
导向钻井技术(jk)
目前这种旋转导向工具主要有两种： 一种是静止式，当钻柱旋转时，导向支撑块不 转动，可沿井眼轴线方向滑动； 另一种是调节式，当钻柱旋转时，支撑块随钻 柱一起转动，但其整体工作效果具有导向作用。
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
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
旋转导向钻井系统原理简介 (1)
扶正器 非旋转套筒 钻头轴
钻头
导向
旋转导向系统的“三巨头” 钻井
目前市场上比较成熟的旋转导向钻井系统有三种：
1. Halliburton’s rotary steerable drilling system, dubbed GeoPilot 。由Sperry Sun 和Japan National Oil Corporation 联合 设计。指引钻头原理(Point the bit)。在北海进行裸眼侧钻，从 两个主井眼中侧钻出6个分支水平井。在第二口的四分支水平井 中，垂深误差在±1英尺之内。
旋转导向钻井系统原理简介 (1)
导向
早期的旋转导向钻井思想
钻井
这是1955年申请专利的 旋转导向系统。
一个非旋转套筒，指向钻 头的一个特定方位。
该专利描述其目的是：使 钻铤相对井眼轴线有一个 很小的偏离，从而使钻头 具有横向前进。
导向
早期的旋转导向钻井思想
钻井
这是1959年申请专利的旋 转导向系统。
PowerDrive
二. 大位移井的轨迹控制技术
• 总运行情况：
• 基本数据：
– 井数：47 口；
– 长度：4.9米；
– 下井次数：138次；
– 排量：500～1000gpm
– 液压作用导向鞋； hydraulically activated guide shoes, – 偏心非旋转套筒； nonrotating sleeves, – 嵌套的偏心剑套筒； nested eccentric cam sleeves – 间歇作用的桨叶； intermittently activated paddles
2. Baker Hughes’ AutoTrack Rotary Closed Loop 。由Baker Hughes和ENI-AGIP S.p.A. 联合开发的。侧推钻头原理(Push the bit)。在北海的一个井眼钻进中，钻进了4383英尺，垂深误 差在± 8英寸之内。
旋转导向系统
全球超过40%的定向井采用旋转导向系统钻成。根据全球范围的作业量统计，2014年这两项技术至少为相关 公司带来约200亿美元的收入。
谢谢观看
3.
重要价值
重要价值
旋转导向系统
全球超过40%的定向井采用旋转导向系统钻成，其优势在于能够实时控制井下钻进方向，实现类似于“3D版 贪吃蛇”的钻具运行轨迹调整，从而一趟钻贯穿分布在“三维”区域内的目标地层——甚至可以让直径0.2米的 钻头在0.7米的薄油层中横向或斜向稳定穿行，实现一趟钻“横向”移动1000米的长距离作业。这种精准制导， 对降低开发成本、最大化开发油气田资源具有重要价值。
旋转导向系统
在钻柱旋转钻进时，随钻实时完成导向功能的导向式钻井系统
01 研发历史03 主要源自类目录02 技术特点 04 重要价值
基本信息
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。
研发历史
研发历史
2008年，在“国家863计划”的支持下，中国海油旗下控股公司中海油田服务股份有限公司，开始自主研发 旋转导向钻井和随钻测井两套系统，历经艰辛探索，终于突破技术瓶颈，形成了具备自主知识产权的商标、系统 技术和装备体系。
2014年11月18日，中海油服自主研发的旋转导向钻井和随钻测井系统首次联合完成海上作业。这标志着我 国在油气田钻井、测井尖端技术领域打破了国际垄断，有望大幅降低国内油气田开发成本，并为中海油服参与国 际高端油田技术服务市场竞争增添重量级砝码。
主要分类
主要分类
谢谢观看
3.
重要价值
重要价值
旋转导向系统
全球超过40%的定向井采用旋转导向系统钻成，其优势在于能够实时控制井下钻进方向，实现类似于“3D版 贪吃蛇”的钻具运行轨迹调整，从而一趟钻贯穿分布在“三维”区域内的目标地层——甚至可以让直径0.2米的 钻头在0.7米的薄油层中横向或斜向稳定穿行，实现一趟钻“横向”移动1000米的长距离作业。这种精准制导， 对降低开发成本、最大化开发油气田资源具有重要价值。
旋转导向系统
在钻柱旋转钻进时，随钻实时完成导向功能的导向式钻井系统
01 研发历史03 主要源自类目录02 技术特点 04 重要价值
基本信息
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。
研发历史
研发历史
2008年，在“国家863计划”的支持下，中国海油旗下控股公司中海油田服务股份有限公司，开始自主研发 旋转导向钻井和随钻测井两套系统，历经艰辛探索，终于突破技术瓶颈，形成了具备自主知识产权的商标、系统 技术和装备体系。
2014年11月18日，中海油服自主研发的旋转导向钻井和随钻测井系统首次联合完成海上作业。这标志着我 国在油气田钻井、测井尖端技术领域打破了国际垄断，有望大幅降低国内油气田开发成本，并为中海油服参与国 际高端油田技术服务市场竞争增添重量级砝码。
主要分类
主要分类
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。
第7讲 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。
7.1 旋转导向系统简介
三、旋转导向系统的进展
斯伦贝谢公司的PowerDrive 系统最新进展
1）小井眼旋导系统 PowerDrive Xtra 475 外径：120.7mm
2）大尺寸旋导系统 所钻最大井眼：463.6mm
7.1 旋转导向系统简介
三、旋转导向系统的进展
贝克休斯Inteq的AutoTrak系统最新进展 2002年推出了第三 代AutoTrak系统。
7.1 旋转导向系统简介
三、旋转导向系统的原理
动态推靠式 Power Drive SRD
静态推靠式 Auto Trak RCLS
静态指向式 Geo-pilot
7.1 旋转导向系统简介
三、旋转导向系统的原理
斯伦贝谢公司的PowerDrive系统
7.1 旋转导向系统简介
三、旋转导向系统的原理
哈里伯顿斯派里森公司的Geo-Pilo系统
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
旋转导向技术是指利用旋转钻头的旋转力和控制力控制钻头的方向和位置，以达到井
眼定向的钻井技术。
旋转导向技术在水平井中的应用越来越广泛，已经成为了水平井钻探
中不可或缺的技术。
一、实现井眼曲线控制
在水平井中，为了满足油气藏的开发需求，需要在井筒内设置一定的井眼曲线，这就
要求钻井工艺必须能够实现井眼曲线控制。
旋转导向技术可以通过旋转钻头和控制方向和
位置的方法，快速、准确地控制井眼曲线。
二、提高水平井钻进效率
水平井的钻进过程是极其繁琐的，需要钻机不断鼓荡方向和修正位置，才能使钻头沿
着规定的方向钻进。
旋转导向技术可以快速调整钻头的方向和位置，大大提高了水平井的
钻进效率。
三、实现水平井的定向钻井
水平井相对于直井来说，更加复杂，需要进行更为严格的定向钻井。
旋转导向技术可
以通过控制方向和位置，实现水平井的定向钻井，可以更加准确地掌握井眼方向和长度。
四、提高钻井质量和矿藏勘探效果
旋转导向技术可以大大提高钻井的质量和矿藏勘探效果。
通过控制钻头的方向和位置，可以避免走偏、折射等现象的发生，提高井眼的质量。
同时，对矿藏勘探效果的提高也有
很大的作用。
总的来说，旋转导向技术在水平井中的应用是非常广泛的。
它的优越性使得水平井钻
探更加容易、效率更高，提高了钻井质量和矿藏勘探效果，对于水平井的建设和开发具有
非常重要的意义。
旋转导向钻井系统原理简介 (1)
扶正器
翼块
钻头
第二类旋转导向系统的原理
导向 钻井
工具2所示，钻头也总是指向曲线的外侧。但比情况1的度数 要小。 工具2，例如Halliburton公司的Geo-Pilot系统 ，Cambridge 的AGS系统，是一个变形的连续旋转的驱动轴处在一个非旋转 套筒内。在套筒的中部，有一对偏心环，迫使驱动轴偏心变形， 导致钻头轴线倾斜，形成三点定圆趋势。钻头的轨迹由三点几 何确定，而钻头轴线趋向于和井眼轴线相一致。
扶正器
非旋转套筒
钻头轴
钻头
旋转导向系统的“三巨头”
目前市场上比较成熟的旋转导向钻井系统有三种：
导向 钻井
1. Halliburton‟s rotary steerable drilling system, dubbed GeoPilot 。由Sperry Sun 和Japan National Oil Corporation 联合 设计。指引钻头原理(Point the bit)。在北海进行裸眼侧钻，从 两个主井眼中侧钻出6个分支水平井。在第二口的四分支水平井 中，垂深误差在±1英尺之内。
PowerDrive
二. 大位移井的轨迹控制技术
• 总运行情况：
– – – – – – – – 井数：47 口； 下井次数：138次； 工作时间：11610小时； 总进尺：47780米； 最大井深：11278米； 最大井眼曲率：11°/ 30米； 最长一次进尺：1389米； 最长一次下井时间：163小 时
旋转导向钻井系统 原理简介
石油大学（华东） 韩志勇 2003.07.10
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1998年该系统开始商业应用。
Weatherford 公司的RSS系统
导向方式：静态指向式 结构：不旋转扶正套 导向机理：偏置内轴
二、国外主要旋转导向钻井系统
工作原理 -直井段-驱动主轴位于井眼中心
在直井段，RSS处于空挡位置，驱动主轴与非旋转外筒同心。
二、国外主要旋转导向钻井系统
工作原理
-导向- 驱动主轴偏向低边
该系统是Baker Hughes INTEQ公司与Agip公司 在 早 期 的 垂 直 钻 井 系 统 （ VDS） 和 直 井 钻 井 装 置 （SDD）基础上研制的旋转闭环系统。
1996年在4口井中试验获得成功，1997年注册为 Auto Trak，正式推向市场。
二、国外主要旋转导向钻井系统
该系统目前已开发应用成功的系列有三种： •ф168.0mm旋转导向系统(用于ф215.9mm井 眼) •ф210.0mm旋转导向系统(用于ф311.1mm井 眼) 件•统第都2。0三进0代行2年A了u推t重o出新T的r设a一k计系体，统化系，的统第整部三个件代钻减A井少u和t了o地T3r0层a%k评，系井价下部 钻具组合进行了优化设计，取消了旋转密封，提高 了强度，系统的可靠性大大提高。
675 8 3/8 - 9 7/8 in. 0–12 deg/30m
825 12 ¼ in. 0-8 deg/30m
50-250 rpm
50-250 rpm
50-250 rpm
1,325 l/min
2,840 l/min
5,678psi 175 deg C
额定压力Pressure Rating
最大工作温度 MaxOperating Temp 极限拉伸承受力Max Tensile Load (Survival) 钻头压降Bit Pressure Drop 最小造斜角度Minimum KO angle
475 6 - 6 ¾ in. 0–12 deg/30m
二、国外主要旋转导向钻井系统
1、Auto Trak系统的组成
二、国外主要旋转导向钻井系统
2、AutoTrak系统的现场应用实例
挪威Jotun油田
Jotun油田位于挪威外海165km，水深127m。 目的层位于古新世的Heimdal砂岩，垂深约2050m。 Baker Hughes Inteq与Esso Norge AS公司达成 协 议 ， 在 Joton B 平 台 使 用 Auto Trak 系 统 钻 Ø311.2mm井段和Ø215.9mm水平段。
改变方向时，液压活塞使驱动主轴偏离中心线0到6mm， 从而使钻头“指向”相反方向。
13
二、国外主要旋转导向钻井系统
偏执机构
➢ 阀+活塞：72个，12个/组×6组 ➢ 压力平衡的密闭清洁系统
14
二、国外主要旋转导向钻井系统
技术指标
工具尺寸 Tool Size
钻头尺寸Bit Range
造斜率 Deviation Rate 转速 Rotary Speed 最大排量 Max Flow Rate 最大钻压 Max WOB
BAKER HUGHES INTEQAUTO TRAK RCLS系统
导向方式：静态推靠式 结构：不旋转外筒式 动力：独立液压系统
二、国外主要旋转导向钻井系统
Auto Trak RCLS（AutoTrak Rotary Closed Loop Drilling System）是目前技术最成熟、应 用最广泛的旋转闭环钻井系统之一。
25 ton 30,000 psi 175 deg C
47.5 ton 30,000 psi 175 deg C *
125 ton
175 ton
350 ton
无限制No limitations 无限制No limitations 无限制No limitations
垂直Vertical
垂直Vertical
垂直Vertical
二、国外主要旋转导向钻井系统
应用情况
在北美陆地钻井明显增多，尤其是页岩气开发， 美 国15%～17%，加拿大20%,近两年在美国页岩气开发应 用统计： ➢ 单趟钻进尺超2100m：55次 ➢ 单趟钻进尺超3000m：11次 ➢ 最高单趟钻进尺：3985m（未到工具极限） ➢ 实现最大造斜率： 24º/100m
➢ 这是世界上首次使用旋导技术进行油田开发， 共钻了14口水平生产井和一口注水井
二、国外主要旋转导向钻井系统
可以开发半径6km范围内的3个油藏，为了能够 在油藏中以需要的方向钻水平段，设计了复杂的 三维井眼轨迹（见图）。
Jotun油田B-11井套管程序和井眼轨 迹
二、国外主要旋转导向钻井系统
在Jotun钻井项目15口井的施工中
Ø311.2mm 井 段 都 是 一 趟 钻 钻 成 ， 平 均 机 械 钻 速 是 5 0 7 m/d， 最 快 机 械 钻 速 达 9 5 4 m/d， 而 该 地 区 Ø311.2mm井段使用传统的定向钻井系统的平均机械钻 速只有198 m/d；
Ø215.9mm水平段最快机械钻速是591m/d，平均机械 钻速是329m/d，而该地区Ø215.9mm水平段使用传统 的定向钻井系统的平均机械钻速为281 m/d。
二、国外主要旋转导向钻井系统
应用情况
Schlumberger 公司的PowerDrive Xtra系统
井眼 支撑翼肋 控制机构
导向方式：动态推靠式
与邻井相比，Jotun钻井项目由于采用了旋转导 向系统比计划减少了约100个钻机日。
二、国外主要旋转导向钻井系统
迄今为止，AutoTrak系统已经钻出世界上25口最长大 位移井中的18口井。
HALLIBURTON SPERRY-SUN公司的GEO-PILOT系统
导向方式：静态指向式 结构：不旋转外筒式 导向机理：偏置钻柱
二、国外主要旋转导向钻井系统
Geo-Pilot是Halliburton Sperry-sun公司开发 的目前现场应用最成熟的静态指向钻头式旋转导向 钻井系统。
该系统主要包括驱动心轴、不旋转套筒、偏心环偏 置机构、悬挂轴承、聚焦轴承等；另外还包括测控 部分、偏心环偏置机构驱动装置、不旋转套筒防旋 转机构、旋转动密封及液压补偿系统等。
Weatherford 公司的RSS系统
导向方式：静态指向式 结构：不旋转扶正套 导向机理：偏置内轴
二、国外主要旋转导向钻井系统
工作原理 -直井段-驱动主轴位于井眼中心
在直井段，RSS处于空挡位置，驱动主轴与非旋转外筒同心。
二、国外主要旋转导向钻井系统
工作原理
-导向- 驱动主轴偏向低边
该系统是Baker Hughes INTEQ公司与Agip公司 在 早 期 的 垂 直 钻 井 系 统 （ VDS） 和 直 井 钻 井 装 置 （SDD）基础上研制的旋转闭环系统。
1996年在4口井中试验获得成功，1997年注册为 Auto Trak，正式推向市场。
二、国外主要旋转导向钻井系统
该系统目前已开发应用成功的系列有三种： •ф168.0mm旋转导向系统(用于ф215.9mm井 眼) •ф210.0mm旋转导向系统(用于ф311.1mm井 眼) 件•统第都2。0三进0代行2年A了u推t重o出新T的r设a一k计系体，统化系，的统第整部三个件代钻减A井少u和t了o地T3r0层a%k评，系井价下部 钻具组合进行了优化设计，取消了旋转密封，提高 了强度，系统的可靠性大大提高。
675 8 3/8 - 9 7/8 in. 0–12 deg/30m
825 12 ¼ in. 0-8 deg/30m
50-250 rpm
50-250 rpm
50-250 rpm
1,325 l/min
2,840 l/min
5,678psi 175 deg C
额定压力Pressure Rating
最大工作温度 MaxOperating Temp 极限拉伸承受力Max Tensile Load (Survival) 钻头压降Bit Pressure Drop 最小造斜角度Minimum KO angle
475 6 - 6 ¾ in. 0–12 deg/30m
二、国外主要旋转导向钻井系统
1、Auto Trak系统的组成
二、国外主要旋转导向钻井系统
2、AutoTrak系统的现场应用实例
挪威Jotun油田
Jotun油田位于挪威外海165km，水深127m。 目的层位于古新世的Heimdal砂岩，垂深约2050m。 Baker Hughes Inteq与Esso Norge AS公司达成 协 议 ， 在 Joton B 平 台 使 用 Auto Trak 系 统 钻 Ø311.2mm井段和Ø215.9mm水平段。
改变方向时，液压活塞使驱动主轴偏离中心线0到6mm， 从而使钻头“指向”相反方向。
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二、国外主要旋转导向钻井系统
偏执机构
➢ 阀+活塞：72个，12个/组×6组 ➢ 压力平衡的密闭清洁系统
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二、国外主要旋转导向钻井系统
技术指标
工具尺寸 Tool Size
钻头尺寸Bit Range
造斜率 Deviation Rate 转速 Rotary Speed 最大排量 Max Flow Rate 最大钻压 Max WOB
BAKER HUGHES INTEQAUTO TRAK RCLS系统
导向方式：静态推靠式 结构：不旋转外筒式 动力：独立液压系统
二、国外主要旋转导向钻井系统
Auto Trak RCLS（AutoTrak Rotary Closed Loop Drilling System）是目前技术最成熟、应 用最广泛的旋转闭环钻井系统之一。
25 ton 30,000 psi 175 deg C
47.5 ton 30,000 psi 175 deg C *
125 ton
175 ton
350 ton
无限制No limitations 无限制No limitations 无限制No limitations
垂直Vertical
垂直Vertical
垂直Vertical
二、国外主要旋转导向钻井系统
应用情况
在北美陆地钻井明显增多，尤其是页岩气开发， 美 国15%～17%，加拿大20%,近两年在美国页岩气开发应 用统计： ➢ 单趟钻进尺超2100m：55次 ➢ 单趟钻进尺超3000m：11次 ➢ 最高单趟钻进尺：3985m（未到工具极限） ➢ 实现最大造斜率： 24º/100m
➢ 这是世界上首次使用旋导技术进行油田开发， 共钻了14口水平生产井和一口注水井
二、国外主要旋转导向钻井系统
可以开发半径6km范围内的3个油藏，为了能够 在油藏中以需要的方向钻水平段，设计了复杂的 三维井眼轨迹（见图）。
Jotun油田B-11井套管程序和井眼轨 迹
二、国外主要旋转导向钻井系统
在Jotun钻井项目15口井的施工中
Ø311.2mm 井 段 都 是 一 趟 钻 钻 成 ， 平 均 机 械 钻 速 是 5 0 7 m/d， 最 快 机 械 钻 速 达 9 5 4 m/d， 而 该 地 区 Ø311.2mm井段使用传统的定向钻井系统的平均机械钻 速只有198 m/d；
Ø215.9mm水平段最快机械钻速是591m/d，平均机械 钻速是329m/d，而该地区Ø215.9mm水平段使用传统 的定向钻井系统的平均机械钻速为281 m/d。
二、国外主要旋转导向钻井系统
应用情况
Schlumberger 公司的PowerDrive Xtra系统
井眼 支撑翼肋 控制机构
导向方式：动态推靠式
与邻井相比，Jotun钻井项目由于采用了旋转导 向系统比计划减少了约100个钻机日。
二、国外主要旋转导向钻井系统
迄今为止，AutoTrak系统已经钻出世界上25口最长大 位移井中的18口井。
HALLIBURTON SPERRY-SUN公司的GEO-PILOT系统
导向方式：静态指向式 结构：不旋转外筒式 导向机理：偏置钻柱
二、国外主要旋转导向钻井系统
Geo-Pilot是Halliburton Sperry-sun公司开发 的目前现场应用最成熟的静态指向钻头式旋转导向 钻井系统。
该系统主要包括驱动心轴、不旋转套筒、偏心环偏 置机构、悬挂轴承、聚焦轴承等；另外还包括测控 部分、偏心环偏置机构驱动装置、不旋转套筒防旋 转机构、旋转动密封及液压补偿系统等。