几种常用垂直钻井系统使用效果对比

__________________________________________________ __________________________________________________ 几种常用垂直钻井系统使用效果对比 作者单位：渤海钻探第三钻井公司70146钻井队 作者姓名：王涛 李文 王言泉

摘要：塔里木山前高陡构造属于易斜区域，地层倾角大多在15°∽80°，且地层各项异性差异大，岩性软硬交错，自然造斜能力极强。为解决高陡构造防斜与提高钻速之间的矛盾，自1993年起塔里木油田开展了高陡构造防斜快打技术，经过将近20年的摸索与推广，目前塔里木山前构造垂直钻井技术已经十分成熟，本文将重点介绍在塔里木山前构造应用的三种垂直钻井技术。

关键词：高陡构造、垂直钻井、Power-V系统、VertiTrak系统、BH-VDT5000系统

Abstract: high and steep structures in Tarim Piedmont belongs to the inclined area, dip in 15 ° ~ 80 ° mostly, and the formation anisotropy differences in lithology, staggered hard soft, natural deflecting ability. To solve the contradiction between high and steep structural anti deflection __________________________________________________ __________________________________________________ and improving ROP, since 1993 the Tarim Oilfield was high and steep structural anti deviation and fast play technology, through research and promotion of nearly 20 years, the Tarim piedmont tectonic vertical drilling technology has been very mature, this paper introduces three kinds of vertical drilling technology in Tarim piedmont tectonic the application of.

Keywords: high and steep structures, vertical drilling, Power-V system, VertiTrak system, BH-VDT5000 system

1几种常用垂直钻井系统 1.1 Power-V系统的特点及工作原理 Power-V是斯伦贝谢公司开发的一套“全自动化”旋转导向垂直钻进工具，其主要分两部分组成，上端电子控制部件Control Unit和下部机械偏置部件Bias Unit，在车间已用计算机编好程序CU部分用来实际生产过程中的测斜及数据传输。利用水力冲击控制下端巴掌伸缩导向块推顶到井壁，从而迫使钻头有力地切削井壁，完成边钻进边测斜的目的。该工具在钻进时会自动追踪地心引力（自动感应井斜），如果发现井斜超过设定的范围（直井中通常是0.5°）时，自动设定和调整工具侧向力，在工具全旋转状态下，伸缩块沿井斜高边方向频繁推出，使得钻具获得一个侧向力，使井眼轨迹快速返回垂直状态。针对高陡构造地层，可以实现全压钻进，同时钻具旋转有利于提高井眼清洁和井眼质量，是一种具有广泛适用性的自动防斜快打技术。

1.2 VertiTrak系统的特点及工作原理 __________________________________________________ __________________________________________________ VertiTrak系统是贝克休斯旗下的一个模块化的钻井系统，包括导向系统、MWD测量短节和一个高性能动力短节X-Treme。

图1 VertiTrak系统组成示意图 VertiTrak的导向系统执行部分分为三轴向可伸缩导向块。三个导向块相位差为120°。通过不同导向块的组合实现导向力的改变。导向块可以提供足够的侧向力，伸缩块在液压驱动下实现连续的过程控制，既不受钻井参数的影响，也不受地层性质的影响。 VertiTrak系统是一种滑动式的垂直钻井自动导向系统，三个伸缩块作用在井壁上，其本身及上部钻具组合并不旋转。当需要防斜钻进工作时，有1-2个巴掌在液动作用下伸出，产生一个作用于井眼高边的3T反作用力，从而使井眼保持垂方向的垂钻进。当需要划眼时，系统可被设置为“ribs off”模式，此时伸缩块处于收缩状态，整个系统可被地面旋转驱动，但为了减少对工具的损害，旋转的时间必须尽可能减少。

1.3 BH-VDT5000系统的特点及工作原理 BH-VDT5000垂直钻井系统，具有实时监测、主动纠斜的功能。主要由井下闭环控制系统、自发电及信号上传系统、地面接收信号及解码系统三部分组成。井下闭环控制系统由驱动轴、壳体、导向块、导向液缸、井斜测斜仪、电子控制系统等组成；自发电及信号上传系统主要由发电机、脉冲发生器、电子控制系统等组成；地面接收信号及解码系统主要由传感器、信号线、信号解码器和微机终端组成。是集机电液一体化形式的自动垂直钻井系统。 BH-VDT5000垂直钻井系统的纠斜原理：闭环内的测斜仪监测到井斜以后，将信号传输到电__________________________________________________ __________________________________________________ 子控制系统，电子控制系统将激发导向液缸产生动作，将相应位置的导向滑块推出并紧紧贴靠在井壁上，给钻头一个侧向力，使钻头回到垂直方向。

2.现场使用三种垂直钻进技术的对比 迪北103井是塔里木盆地库车坳陷东部依奇克里克构造带迪北斜坡上的一口评价井，行政隶属于新疆阿克苏地区库车县。该区紧邻天山，地表为山地，地势北高南低，地面海拔在1600～3000m之间。 迪北103井基本数据表 勘探项目 库车勘探开发项目经理部 井号 迪北103 井别 评价井 井型 直井

地理位置 新疆阿克苏地区库车县城东北约88.7km，迪西1井东北约4.2km，迪北101井西北约2.5km处 构造位置 库车坳陷依奇克里克冲断带下盘迪北1大型断鼻构造 过井测线 DQ06-273测线桩号515780（DQ06-273与DQ06-515交点以北750m处）

大地座标 X 4 670 724.3（设计） 经纬度 东经 83°52′14.31〞(设计) 4 670 734（实测） 83°52′14.54〞(实测)

Y 14 737 338.1（设计） 北纬 42°08′09.30〞(设计) 14 737 343.1（实测） 42°08′09.61〞(实测)

地面海拔 1900m（设计） 磁偏角 (°) 1888.36m（实测）

设计井深 5000m 完钻层位 三叠系塔里奇克组 目的层 侏罗系阿合组、阳霞组

井身结构设计图 __________________________________________________

__________________________________________________ 本井二开钻进期间分别使用了以上三种垂直钻井工具，现就使用情况进行说明。 表1 迪北103井二开井段垂直钻进效果

井号 井段 钻井工具类型 纯钻时间（h） 机械钻速（m/h） 工具原因起下钻次数

迪北103井 312-1039 VDT-5000 132 5.5 1扭矩大后期钻时慢

迪北103井 1039-1086 ATK 38 1.38 1仪器无信号

迪北103井 1086-2964 Power-V 108 17.38 3仪器没电

2013年7月1日， __________________________________________________

__________________________________________________ 3.综上所述 1、Power-V、VTK以及BH-VDT5000三大垂直钻进系统在正常的情况下都可以有效的控制井斜钻成垂直井，同时提高机械钻速。相比而言Power-V系统控制井斜和提高机械钻速的性能要优越其他。

2、VTK系统工具仪器故障率高，系统配套性差，相比之下在山前不太适用。 3、BH-VDT5000由于外径大，刚性强，大井眼起下钻过程中阻卡现象较严重。但其具有近钻头测斜的优势，同时安装配套简单减少了辅助接头的使用，同时该系统传输信号较稳定。

4、Power-V与VTK系统都需要增加3-5MPa的压降而造成泵压上升、排量下降。目前在用的机泵条件很难兼顾山前的井下复杂情况。

5、总体来讲Power-V和VertiTrak系统技术较成熟，稳定性好。由于是进口设备，使用成本较高。