WDRSS_I型旋转导向控制系统和执行机构研究_李晓军

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旋转导向钻井工具导向执行机构设计

旋转导向钻井工具导向执行机构设计
闫文辉;彭勇
【期刊名称】《天然气工业》
【年(卷),期】2006(026)011
【摘要】旋转导向钻井工具可以根据井下工程、地质、几何参数的监测及实际需要,按已设定的程序或交互式给定的指令进行井身轨迹(包括井斜、方位)的控制和调整,有两种基本控制执行模式,一是导向执行模式,二是稳斜或不导向执行模式.导向执行机构是该工具功能实现的最终执行机构.文章介绍了导向执行机构的工作原理,给出了其三维CAD结构图,指出了设计时应注意的问题、设计难点和采取的主要措施.指出导向执行机构的设计需考虑的主要因素有:导向执行机构所产生的推靠力应均匀,避免对井壁产生过大的冲击力;保证导向执行机构本体中通往钻头的钻井液主通道的流畅,尽量降低压力损失;保证通往3个推力柱塞的钻井液流量与主流道流量的合适比例;提高推靠井壁的巴掌的耐摩性.初步计算了巴掌的推靠力.室内功能实验证明所设计的导向执行机构结构设计方案基本正确.
【总页数】3页(P70-72)
【作者】闫文辉;彭勇
【作者单位】西安石油大学机械工程学院;西安石油大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TE2
【相关文献】
1.旋转导向钻井工具导向力优化设计 [J], 彭勇;闫文辉;李继博
2.旋转导向钻井工具执行机构推靠力规律分析 [J], 段正勇;彭勇;李继博
3.复合式旋转导向钻井工具原理与导向执行机构分析 [J], 刘江民;闫文辉;彭勇;韩薛云
4.旋转导向钻井工具执行机构推靠力分析 [J], 彭勇;闫文辉;李军强
5.旋转导向钻井工具姿态参数的DSP数据采集系统设计 [J], 张旭亮;阮岩
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旋转导向钻井系统关键技术研究与实钻试验

术，代表了当今世界钻井技术发展的最高水平，它该
项技术已经成为开发复杂油藏的超深井、高难定向井、水平井、大位移井钻井中使用的必备技术，其尤是在海上油气田更具优越性。中海油田服务股份有限公司所研制的旋转导向钻井系统经过定向井实钻试验，证了其原理及功能设计的可行性，验同时为后续的试验研究工作奠定了坚实的基础。下一步的研
Ｅ］姜伟．转导向偏心稳定器芯轴挠曲特性研究［］中国海上油３旋Ｊ．
气，００２（）１３１５２１，２３：８—８．
［２程载斌，伟，世全，．转导向工具驱动芯轴刚度与疲劳－４姜蒋等旋强度设计方法口］中国海上油气，００２（）２４２８．２１，２４：５ —５．［］陈红新，世全，伟，．用于旋转导向钻井工具的非接触式５蒋姜等适
Ｓａｇａ，２１０ｈｎｈｉ０２６；３ａｇｚｎｖｒｉｙ，Ｈｕｅ，４４３）．ＹｎｔｅＵｉｅｓｔｂｉ３０４
ａｔｒｓｉｓａｅｒｌｔｄｗｉｈｔｉｔｎｅｂｔｅｒｌｃｅｉｔｃｒｅａｅｔｈｅｄｓａｃｅｗｅｎｄｉｌｂｔａｄｔｉｋａｉｇｄｆｎｔｌ．Ｓｏ，ｉｉｅｓｂｌｏｉｎｈｅｒｓｃｓｎｅｉｉｅｙｔｓｆａｉｅｔａｌｔｓｍｅｈｏｎｗｅｌｏｅａｔ— ｏｌｉｎｍｏｔ — ｐｐｙｈｉｔｄｉｌｂｒｎｉｃｌｉｏｎｉｏ— －ｓ

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

旋转导向工具研究现状及发展趋势

ｄｒｉｌｌｉｎｇｒｏｂｏｔｓｉｎｈａｒｓｈｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｗｉｌｌｂｅｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｕｌｔｉｍａｔｅｇｏａｌ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ｒｏｔａｒｙｓｔｅｅｒｉｎｇꎻ ｂｏｒｅｈｏｌｅｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｃｏｎｔｒｏｌꎻ ｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓꎻ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄ
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
１１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１Ｍａｇｎｕｓ工具结构图
Ｆｉｇ１Ｍａｇｎｕｓｔｏｏｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
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

旋转导向系统现状及关键技术分析林珂

旋转导向系统现状及关键技术分析林珂发布时间：2021-09-30T07:24:16.281Z 来源：《防护工程》2021年14期作者：林珂[导读] 考虑到旋转方向领域的技术研究和旋转指导工具的开发，仍然存在一些重要的技术问题，实地调查的结果与国外技术相比还没有完全达到工业化应用的水平。

主要问题包括刀具倾斜低、肋骨夹紧杆失效或MWD机组充电信号故障、闭环控制不足、无接触功耗降低以及许多关键组件温度变化较高。

旋转稳定器热量低是妨碍旋转稳定器全面引进的主要因素之一，电路和设备频繁故障是缩短旋转管路系统寿命和周期的重要因素。

林珂中石化经纬有限公司胜利定向井山东东营 257064摘要：考虑到旋转方向领域的技术研究和旋转指导工具的开发，仍然存在一些重要的技术问题，实地调查的结果与国外技术相比还没有完全达到工业化应用的水平。

主要问题包括刀具倾斜低、肋骨夹紧杆失效或MWD机组充电信号故障、闭环控制不足、无接触功耗降低以及许多关键组件温度变化较高。

旋转稳定器热量低是妨碍旋转稳定器全面引进的主要因素之一，电路和设备频繁故障是缩短旋转管路系统寿命和周期的重要因素。

使用“旋转”镜头效果的主要目的是提供对井眼轨迹的有效控制，以便在无法满足坡度要求时旋转方向的效果不起作用。

关键词：旋转导向系统；现状；关键技术；引言旋转方向系统(RSS)是一种在旋转钻井过程中实时执行的直接穿透系统，标志着自1990年代以来钻井技术方向的重大变化。

RSS提要具有摩擦和阻力、高速度、低成本、短施工期、软钻井运动、简单控制和可扩展水平段长度等特点，被认为是现代定向钻井技术的方向。

1旋转导向系统静态推靠式闭环旋转导向钻井系统Auto Track由On Track和导向头组成，导向头可细分为驱动轴、液压驱动翼肋、非旋转套筒，导向头负责提供钻头井斜、导向功能，On Track负责提供方位角、井斜角、环空当量密度、方位伽马、电磁波电阻率及工作时的仪器振动参数。

动态指向式旋转导向钻井工具设计探讨

收稿日期:2008 10 08作者简介:李俊(1981 ),男,江西南昌人,硕士,2008年毕业于西南石油大学机械电子工程专业,主要研究方向为仪表控制系统设计,E mail:lijun4929@ 。

文章编号:1001 3482(2009)02 0063 04动态指向式旋转导向钻井工具设计探讨李俊1,倪学莉1,张晓东2(1.海洋石油工程股份有限公司,天津300451;2.西南石油大学机电工程学院,成都610500)摘要:旋转导向钻井技术在钻大位移井、分支井时具有独特的优越性。

井下旋转导向工具是旋转导向钻井系统的核心部件。

分析了国内外的旋转导向钻井系统的现有工作方式及优缺点,提出了动态指向式旋转导向钻井工具的设计新思想,介绍了其工作原理及结构,并详述了该工具的设计重点、难点及解决措施。

关键词:旋转导向钻井工具;稳定平台;偏置结构;指向式中图分类号:T E921.202 文献标识码:AApproaching of Dynamic Point the bit Rotary Steering Drilling ToolLI Jun 1,NI Xue li 1,ZH ANG Xiao dong 2(1.Of f shore Oil E ngineer ing Co.,L td.,T ianj in 300451,China;2.College of M echanical and Eleetr onicEngineer ing,Southwest Petr oleum Univ er sity ,Chengdu 610500,China)Abstract:Rotary steering drilling technolog y presents its priority in drilling ex tended r each w ell and branch w ell.Do w nhole rotary steering too l is the core of rotary steering system and the basic of achiev ing rotary steering.T he operating mo de and r elating merits of rotary steer ing sy stem at ho me and abroad w er e analyzed;new tho ug ht of desig ning dy namic point the bit rotary steering drilling to ol proposed;its operating principle and structure intro duces.The stress,difficulty and settlement in designing dynam ic point the bit rotary steer ing drilling to ol detailedly w ere de scribed.Key words:rotary steering drilling too l;stabilized platform;bias unit;point the bit 旋转导向钻井技术是20世纪90年代发展起来的一项尖端自动化钻井新技术,已被各国先进的石油公司相继采用,并逐步趋于成熟。

一种旋转导向工具运行质控分析方法及装置[发明专利]

专利名称：一种旋转导向工具运行质控分析方法及装置专利类型：发明专利
发明人：刘晓斌,张玉霖,贾建波,李国梁,陈红喜,许磊
申请号：CN202210346682.6
申请日：20220402
公开号：CN114658357A
公开日：
20220624
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种旋转导向工具运行质控分析方法及装置。

根据本发明提供的技术方案，获取旋转导向工具在井下运行过程中的预设时段内的各个控制参数；其中各个控制参数包括：多个活塞缸的压力、慢旋转外套的转角、目标导向力、多个电机泵的运行参数以及多个翼肋的推靠力；根据各个控制参数，构造多个可视化图表及量化图表；对所述多个可视化图表以及所述量化图表进行分析，评估所述旋转导向工具本次运行的质量。

本发明可以通过对运行中的旋转导向工具的参数进行可视化分析和量化分析，精确地评估旋转导向工具的运行质量，对在现场作业中发现隐患和系统缺陷、仪器维护保养以及仪器性能提升和技术升级提供准确依据。

申请人：中海油田服务股份有限公司
地址：300459 天津市滨海新区塘沽海洋科技园海川路1581号
国籍：CN
代理机构：北京市浩天知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：宋菲
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石油工程技术旋转导向工具发展概述

旋转导向工具发展概述本文对我国在井眼轨迹控制技术方面取得的进展进行了总结，重点在导向结构、实现功能和应用推广方面做了分析；在总结国外旋转导向工具技术并结合机械工程的新材料新技术发展基础上，提出井眼轨迹控制工具将向复合式工具技术的方向发展，其中工具的心轴、轴承的材料和结构以及工具的智能化研究将是未来的发展方向，而恶劣环境下的井下钻井机器人将是研究的最终目标。

一、国内旋转导向工具发展现状近年来，国内也在积极进行井眼轨迹控制工具即旋转导向技术的研究工作，并在理论研究和原理样机方面取得了较多的研究成果，但距离工业规模化应用还有一定距离。

二、推靠式旋转导向工具目前，国内的动态推靠式旋转导向工具主要以调制式旋转导向工具为主，西安石油大学与中石化胜利钻井工艺研究院合作，研发了调制式旋转导向钻井工具MRST。

整个工具配备了以钻井液为液压介质的液压系统，工具内有上、下涡轮发电机驱动的稳定平台。

该平台在下部电机的电气参数调控作用下，可以在高速旋转工具外壳内独立旋转，调节液压盘阀钻井液分流系统的上盘阀位置，对钻井液分流，在工具内外压差作用下推动翼肋伸缩产生偏置。

工具原理结构如图1所示。

1—上轴承保护器;2—测控稳定平台;3—下轴承保护器;4—液压盘阀分流系统;5—偏置单元;6—钻井液过滤装置;7—下涡轮发电机;8—上涡轮发电机。

图1动态推靠式工具原理结构图国内典型的静态推靠式旋转导向工具主要由驱动轴、不旋转外套、导向机构和密封系统等构成，其中导向机构由可独立伸出或缩回的翼肋和液压缸组成，翼肋在液压缸的作用下产生推靠力。

国内企业或研究单位在该类工具的研发中投入较多，如：中海油研发出了自主的静态推靠式旋转导向钻井系统Welleader，能够实现井斜自动闭环控制，导向力可以实现32级强度和240级方向控制，最大转速180r/min，工具耐温达150℃。

该工具已在渤海湾完成了试验工作，具备了海上作业的能力，实钻造斜率约每30m井段造斜6.5°，但是仍处于初步应用阶段。

分类旋转导向工具造斜性能的研究与应用

分类旋转导向工具造斜性能的研究与应用作者：李青洋来源：《科学与财富》2019年第05期摘要：旋转导向系统 RSS（Rotary Steerable Systems）分为推靠式和指向式两种，RSS 以其优良的导向控制和降低摩阻的能力广泛用于大位移井以及长水平段水平井。

虽然旋转导向系统可以实现实时控制，但如果不了解其造斜性能，就无法完全充分发挥其性能。

为了预测钻头的走向，就要研究在导向工具侧向力和钻压作用下钻头的侧向和轴向的钻进速度。

在计算侧向力和钻头转角基础上，研究了钻头的导向控制机理。

综合考虑 2 种旋转导向系统的造斜原理，明确了各个因素对造斜性能的影响，对其性能进行了优化并取得了较好的效果。

关键词：旋转导向工具;分类比较;造斜性能;应用旋转导向工具是目前最先进的定向工具，对旋转导向工具造斜性能的研究有助于旋转导向的研制和应用。

通过分析钻头在侧向力和转角作用下的导向机理，结合钻头的性质和旋转导向的原理，对两种工具的导向性能进行了分析。

分析结果表明：推靠式旋转导向系统需要侧向攻击性能强的钻头与之匹配，可以准确快速地调节井眼轨迹，在软地层和小钻压条件下可以达到较高的造斜率;指向式旋转导向系统适合于长保径钻头以引导钻压指向钻头转角方向，其造斜效果受其他因素影响较小，造斜率稳定，井眼轨迹可预测性好。

实际旋转导向工具的使用证实了上述分析结果。

1 RSS导向原理推靠式 RSS 目前应用较为广泛，其工作原理是利用钻柱内外压差驱动活塞推靠井壁从而在钻头处产生侧向力，推靠井壁力的方向根据井眼轨迹由控制部分实时调整，通过调节活塞拍打井壁的次数就相当于实现调节力的大小。

苏义脑利用纵横弯曲连续梁理论建立了旋转导向钻具组合的受力分析方法，利用这个方法可以对下列典型的钻具组合进行计算：钻头（？215.9 mm）+RSS 以及短节（10 m）+ 稳定器（; ; 214 mm）+ 钻铤若干。

活塞拍打井壁的力？ Q 以及活塞与钻头的位置这 2 个因素对于钻头侧向力以及钻头转角影响。

旋转导向技术的发展及其在沙特阿美市场上的应用

旋转导向技术的发展及其在沙特阿美市场上的应用旋转导向钻井技术是现代导向钻井技术的发展方向，本文叙述了旋转导向技术的产生背景，发展历程和技术原理及系统组成。

近年来国内钻井技术团队与沙特阿美开展全方位的合作，中国旋转导向技术得到了沙特阿美公司的高度认可，成为中国钻井技术在中东地区抢占高端技术研发制高点。

标签：旋转导向技术;钻井技术;沙特阿美近年来，为满足实际油气田勘探开发的需要，需要在钻井井眼轨迹控制上不断创新和优化，尤其是在水平井、大位移井、水平分支井、薄油层水平井等方面，所以钻井工具所面临的地层条件日益复杂，为达到提高产能的目的，就需要切实在井眼轨迹控制职工加强旋转导向钻井技术的应用，其自上世纪问世以来，得到了不断的发展，国家也为之加大了投入力度，使得旋转导向钻井技术水平得到了有效的提升，尤其是在關键技术方面取得了一定的帮助。

1 旋转导向钻井技术发展背景新产生的一系列定向钻井新技术提高了定向钻井的效率。

应用比例逐年增加的普通定向井是目前的一种常规技术。

因为水平井和分段压裂技术的进步使页岩气革命风潮继续在全球范围内产生影响，水平井和定向井钻井的工作量也因为非常规资源开发和老油田挖潜的继续推动而增加。

为了满足不同油藏在开发过程中的需求，国外在多分支井钻井技术上实现了系列化和标准化。

并且降低了勘探开发成本及提高采收率。

多分支井根据国际上不同的程度及结构被分为6个等级。

目前其中6级分支井技术以其压力完整性、液力封隔性和可选择性再进入的特点等广泛应用于美国煤层气的开采。

钻井的井眼轨迹随着近年来向深部、复杂地层勘探的发展，以及非常规油气的开发比如低渗油藏、页岩气、煤层气等被提出了很多新的要求，尤其是大位移钻井、水平井、薄油层钻水平井、水平分支井技术等。

越来越复杂的井眼轨迹要求被提出来了希望获得更大的产能，暴露更多的储层，为了提高钻井效率、降低昂贵的钻井成本和减少钻井井下作业的各种风险，旋转导向技术在钻井行业应运而生。

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摘要：导向控制系统和导向执行机构是旋转导向钻井技术的关键。设计了静止推靠式旋转导向控制系统和执行机构，分析了其工作原理和主要结构。室内试验结果表明，该技术达到了预期目标。关键词：导向控制系统；执行机构；液压模块；导向肋板：／中图分类号：ＴＥ９２１．２文献标识码：Ａｄｏｉ１０．３９６９．ｉｓｓｎ．１００１３８４２．２０１４．０９．０１２－ｊ
ＷＤＲＳＳＩ型旋转导向控制系统和执行机构研究－
２２，，李晓军１，王德国１，江波２，穆总结１，姜建胜１
（中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，北京１１．０２２４９；）① 中国石油西部钻探钻井工程技术研究院，新疆克拉玛依８２．３４０００
１工作原理和主要结构
１．１工作原理ＷＤＲＳＳＩ型静止推靠式旋转导向控制系统和－执行机构全部安装在１段不随上部钻柱旋转的外筒如图１所示。导向执行机构由液压模块和导向上，肋板构成，其中液压模块是独立的液压系统，共有３个，周向均匀分布在不旋转外筒上。控制系统控制液压模块上的活不同的液压模块产生特定的压力，塞推动导向肋板推靠井壁。在摩擦力的作用下不旋转外筒不随钻柱旋转，同时，井壁的反作用力将对钻头产生１个侧向力合力。通过控制３个液压模块的液压力大小，即可控制合力的大小和方向，从而控制在其外部的导钻井方向。当液压模块停止工作后，向肋板回收，将液压模块活塞压回原位。
１．３．１液压模块图２导向控制系统结构
１．３导向执行机构导向执行机构由液压模块和导向肋板构成，液压模块是独立于钻柱内压力和环空压力的液压体系。如图３所示，液压模块内部设有电机、液压泵、阀门组、传感器、压力补偿系统、工作液缸等设备和结构。液压模块工作时，电机带动液压泵将液压油
］１４－，术突破［西部钻探工程公司钻井工程技术研究院
研制出ＷＤＲＳＳＩ型静止推靠式旋转导向控制系统－
·４６·
０１４年９月石油矿场机械２
和执行机构，本文对其进行探讨。
（１．ＣｏｌｌｅｅｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＴｒａｎｓｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｉｎｅｅｒｉｎＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｂｅｉｉｎ０２２４９，Ｃｈｉｎａ；ｇｆｐｇｇ，ｙｆｊｇ１２．ＤｒｉｌｌｉｎＥｎｉｎｅｅｒｉｎＴｅｃｈｎｏｌｏＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｒｅ，ＸＤＥＣ，Ｋａｒａｍａ３４０００，Ｃｈｉｎａ）ｇｇｇｇｙｙ８
２０１４０４１１ ① 收稿日期：－－ “ “ 十一五 ” 国家科技重大专项 “ 窄密度窗口安全钻完井技术及装备 ” 之课题２控压钻井技术、地层压力预测与１３基金项目：－（）实时监测技术现场试验研究 ” ２００８ＺＸ０５０２１００３－，李晓军（男，甘肃武威人，博士研究生，高级工程师，主要从事钻井机械及工艺研究。１９６８作者简介：－）
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＷＤＲＳＳＩｔｅＲｏｔａｒＳｔｅｅｒｉｎＣｏｎｔｒｏｌＳｓｔｅｍｓａｎｄＡｃｔｕａｔｏｒｓ－－ｙｐｙｇｙ
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旋转导向钻井工具的作用原理分为推靠式和指向式。推靠式导向执行机构距离钻头较近，直接给钻头施加侧向力，钻头在侧向力的作用下侧向切削地层进而改变井眼轨迹。推靠式旋转导向工具根据又可分其导向执行机构是否与上部钻柱同步旋转，为旋转推靠式和静止推靠式２类。指向式的导向执行机构距离钻头较远，可以使连接钻头的下部钻柱或柔性杆弯曲，导致钻头朝向与井眼轴线产生１个倾角，指向方向，进而完成导向作业。国内各研究机构普遍认为研制推靠式旋转导向执行机构较为容易取得技
２０１４年第４３卷第９期第４５页
石油矿场机械ＯＩＬＦＩＥＬＤＥＵＩＰＭＥＮＴＱ
（）：２０１４，４３９４５４８－

（）文章编号：１００１３４８２２０１４０９００４５０４－－－
图１ＷＤＲＳＳＩ型导向执行机构的结构－
泵入工作液缸，工作液缸内的阀门组使液压油产生一定的压力，带压液压油推动活塞伸出，传感器测得液缸内的工作压力。
１．２导向控制系统控制系统安装在不旋转外筒上，位于液压模块由１的左侧。其组成部分和内部关系如图２所示，块主控电路板、１块电源管理板和３块电机驱动板构成。电源管理板接收旋转导向系统分配的电能，经过变换、分配，分别为液压模块电机、液压模块传感器、主控电路板和电机驱动板提供差异化的电能。主控电路板内部写入旋转导向控制力分配软件和轨迹偏差矢量计算分析软件，可根据外部输入的井眼或根据地轨迹数据自动计算井眼轨迹的偏差情况，编码成相应的控制指令，并发送面发送的干预指令，给３个电机驱动板。电机驱动板控制与其相对应的进而控制３个液压模块产生液压模块电机的转速，不同的液压力。３个液压力合力形成特定方向和大电机驱动板实时接收电小的推靠力。在此过程中，机反馈信号和液压模块内部压力传感器的压力信并将接收到的压力和转速信号通过Ｃ号，ＡＮ通讯发送给主控电路板。主控电路板根据反馈的压力和转速信息来验证发出的指令是否得到正确的执行，以及液压模块工作是否平稳。
图３液压模块结构
液压模块总体积很小。由于井眼尺寸的限制，因此，液压模块的主要难点在于需要在有限的空间电子设备、液压执行内将整个循环系统的液压管路、并且要保证液压模块的整体强度机构等合理布局，和密封能力；并且还要完成电机电源线、电机霍尔线、传感器信号线的布置及液压模块外部测试孔的布置、液压模块与控制系统的线路连接与密封、压力此外，液压模块在井下严苛的工补偿装置的设计等；作环境下（１２５～１７５ ℃ 的高温、１３８ＭＰａ的高压、２０对液压模块的性能提出了更高ｇ的高强度振动等）的要求。液压模块相对于旋转导向的其他子系统或零件是结构最复杂、机电液一体化程度最高、易损件
：ｕｉｄｅｕｉｄｅＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓａｎｄｔｈｅａｃｔｕａｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｓｓｔｅｍｉｓｔｈｅｋｅｔｅｃｈｎｏｌｏｏｆｒｏｔａｒｓｔｅｅｒ－ｇｇｙｙｇｙｙｕｓｈｅｓａｂｌｅｄｒｉｌｌｉｎ．Ｔｈｉｓｄｅｓｉｎａａｉｎｓｔｔｈｅｓｔａｔｉｏｎａｒｒｏｔａｒｓｔｅｅｒｉｎｃｏｎｔｒｏｌｓｓｔｅｍｓａｎｄａｃｔｕａ－ｐｇｇｇｙｙｇｙ，，，ｒｉｎｃｉｌｅｔｏｒｓａｎｄａｎａｌｚｅｓｉｔｓｗｏｒｋｉｎａｎｄｔｈｅｍａｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｉｔｓｉｎｄｏｏｒｔｅｓｔｌａｂｏｒａｔｏｒｔｅｓｔｐｐｙｇｙｏａｌｓ．ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｄｅｓｉｒｅｄｇｇｙ：；；；Ｋｅｗｏｒｄｓｏｒｉｅｎｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｓｔｅｍｉｍｌｅｍｅｎｔｉｎａｅｎｃｄｒａｕｌｉｃｍｏｄｕｌｅｕｉｄｅｒｉｂｓｙｐｇｇｙｈｙｇｙ特别是针随着油田勘探开发难度的不断加大，对油藏特性的大位移井、长距离水平井的数量逐渐增多，传统的钻井方式已经不能满足油田开发的需利用旋转导向钻井技术进行油藏开发已经成为求，一种趋势。旋转导向钻井系统一般由地面监控系供电通讯系统、井下数据测量系统、导向控制系统、统、导向执行机构５大部分构成。其中导向控制系统和导向执行机构密不可分，无论地面人工干预钻进还是井下闭环钻进都要靠二者的共同作用来完成，它们是一套机、电、液高度一体化的井下工具，结构复杂，工况复杂，承受的载荷复杂，其性能和寿命直接决定旋转导向系统的优劣，是旋转导向钻井系统最核心的部分。