导向钻井技术现状及发展方向

基于随钻测量的导向钻井技术是实现定向钻进的核心技术，广泛应用于定向井、水平井、大位移井、分支井的施工作业中。文中指出了滑动导向钻井存在的不足，介绍了旋转导向钻井、几何导向钻井的现状，并详细介绍了国内外目前最先进的地质导向钻井系统。     

旋转自动导向钻井技术

对旋转自动导向钻井技术的国内外发展应用情况在深入调研的基础上，分析了旋转自动导向钻井技术的特点，介绍了国外应用较成熟的3种旋转自动导向钻井系统的结构、工作原理及在现场应用中提高油气开发效率、降低开发成等情况；分析了该技术在国内的研究应用，并针对目前国内现状，提出了开展旋转自动导向钻井技术研究的建议。     

钻井前沿技术新进展

最近几年，国内外外钻井技术取得了长足进步，以欠平衡钻井、大位移钻井、多分支钻井、连续油管钻井等核心钻井技术不断发展完善；以地质导向钻井技术、自动化钻井技术等为前沿的钻井技术，取得了重大突破和实质性成果，带动了成熟钻井技术推广应用，提高了钻井能力和效率，降低了钻井成本。本回顾了最近几年，陆上钻井、海洋钻井取得的主要进展，专项讨论与分析了几项有代表性的技术，展示了钻井技术的发展与油气田勘探开发的重要意义。     

国外水平井钻井技术新进展

至１９９６年底，全世界所钻水平井数已超过１５０００口，绝大部分集中在北美和欧洲，这两个地区的水平井钻井技术反映了当今国际先进水平。产层导向技术是钻大斜度井和水平井的一种综合方法，结合了先进的电阻率正演模拟技术，把所有可获得的信息综合到总体钻井计划和钻井过程中，可在钻井作业期间的任何时候调整钻井计划。好几家公司正在研制旋转导向钻井系统，部分已非常接近商业应用。     

水平井钻井技术的新进展

本文阐述了水平井钻井技术的新进展，包括分支井、地质导向、先进的钻头，泥浆马达，新型短曲率半径工具和小井眼水平井钻系统，应用这些新技术，能降低水平井钻井费用，增加井的产能。     

综合配套的优质快速钻井技术在渤海湾的应用

在渤海开展的优快钻井作业中，采用了ＰＤＣ钻头，导向钻井技术，ＰＤＣ可钻式浮箍及浮鞋、大满贯测井技术，随钻测量技术，顶驱钻井技术，整体式组装井口、无候凝固井技术，线性振动筛等１０项先进技术，取得了非常好的应用效果。     

可实现在钻头处进行测量的新一代MWD工具

MWD随钻测量技术的应用与发展极大地提高了水平井钻井效率，使井眼轨迹沿目的层钻进成为可能。本探讨了应用传统的MWD工具影响水平井钻进导向效率、传统水平井单纯根据邻井资料和预先确定好的路径进行“几何”导向所面临的挑战以及随钻地层评价三个方面的问题。介绍了应用新一代MWD工具和IDEAL钻井评价与测量集成系统进行水平井钻井的地质导向、岩石物性测量和钻头处测量的地面控制以肪提高水平井钻井效率的情况。     

现代导向钻井技术的新进展及发展方向

总结了导向钻井技术的进展历程,并指出现代导向钻井先进技术正在高速发展,近年又有许多新进展.中国应迎接挑战,加大投入,加速发展.指出了滑动导向钻井和所谓“复合钻进”存在许多弊端.旋转导向钻井时的摩阻与扭阻小、钻速高、钻头进尺多、钻井时效高、钻井周期短、井身轨迹平滑、极限井深可达15km,每米进尺成本低,是现代导向钻井的发展方向.现代导向钻井的关键技术是旋转导向钻井、几何导向和地质导向钻井.文章强调了地质导向的功能.着重阐述了旋转导向钻井的原理与控制理论,旋转导向钻井系统的5大组成部分,旋转导向钻井工具的工作原理、结构类型及其进展现状和发展方向,并对加速发展我国的现代导向钻井技术提出了若干建议.     

旋转导向钻井技术向综合应用方向发展

旋转导向钻井系统是20世纪90年代问世的一项钻井技术,目前正在向着综合应用方向发展。HydroE＆P公司应用过油管旋转导向钻井技术和过油管钻井技术在Njord油田成功钻成一口井,这是世界上第一口采用过油管旋转导向钻井技术完成的油井。康菲公司在得克萨斯州南部的Lobo走向带利用套管钻井技术配合旋转导向马达钻成两口试验井,为在套管钻井中应用旋转导向系统开辟了先例。     

旋转导向钻井系统

导向泥浆马达已在定向井和水平井钻井得到了广泛的应用，但它们存在作业效率低、机械钻速慢、钻头选型难、泥浆马达－钻头组合性能差等局限性。为克服这些局限性，满足大位称井的钻井需要，Ｃａｍｃｏ公司、ＢａｋｅｒＨｕｇｈｅｓＩＮＴＥＱ公司、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ钻井自动化中心等都在研制旋转导向钻井系统。介绍旋转导向钻井系统的工作原理和发展前景。     

预弯曲动力学防斜打快技术初探

防斜打直技术应该朝着防斜打快方向发展,为此,提出了一种新型的防斜打快方法——预弯曲动力学防斜打快技术,并利用专用软件系统SABHA对带有单弯螺杆钻具的滑动导向钻具组合在小井斜井眼中复合钻井时的导向力进行了仿真计算.结果表明,这种导向力具有明显的降斜特征,并远远大于钟摆力.现场试验进一步证实了这种方法的有效性.文中给出了复合钻井导向力计算方法和现场试验的有关数据.     

用旋转导向钻井系统钻大位移井

在用滑动导向系统钻大位移井时,随着位移及井深的不断增大,由于上部钻柱不旋转,会引起摩阻和扭矩过大、方位漂移失控、井眼清洗不良等问题。计算和实践表明,用滑动导向系统进行钻井时,大位移井的极限延伸能力受到了限制。文中对用旋转导向系统钻大位移井进行了方案性研究,设计了相应的可遥控和井下自动控制的旋转导向工具RSDS,并对旋转导向的机理进行了理论研究。所设计的旋转导向工具以钻井液为动力,充分利用了钻井液的冷却作用,具有较好的工作可靠性,结构简单。用旋转导向系统RSDS进行大位移井钻井,可望相当准确的控制井眼轨迹,大幅度减少钻柱所受的摩阻和扭矩,显著改善井眼的清洁状况。     

基于顶部驱动的滑动钻井导向控制技术

将北京石油机械厂顶驱的主轴旋转定位技术与MWP随钻测量仪相结合,设计并实现了基于顶部驱动钻井和井下动力钻具组合的顶驱滑动钻井导向控制系统。该系统由顶部驱动钻井装置、人机交互界面、井下动力钻具以及MWD随钻测量工具等4部分组成,将顶驱和井下动力钻具相结合,实现对旋转钻柱包括转速、转向、角度在内的完全控制,并可根据井下实时反馈的井眼轨迹信息,实现滑动钻井之前工具面的设置以及滑动钻进过程中工具面的实时监控和动态调整。内蒙SNO116-19H定向井项目的实际应用结果表明,该技术能够显著提升定向井钻进作业的整体时效和井眼质量,同时也为导向钻井的闭环控制和自动化控制奠定了基础。     

旋转导向系统在彭页HF-1井的应用

由于彭页HF-1井在钻进过程中钻速仅在2.62 m/h左右,同时井眼轨迹难以控制,最大井斜角达到16°,采用螺杆钻具纠斜效果仍不明显,这些都给该井的施工带来困难,所以决定采用哈里伯顿旋转导向技术。为此介绍了EZ-Pilot旋转导向系统的结构、性能及其优点,基于其在彭页HF-1井的应用情况,分析了其应用效果。现场应用情况表明,采用EZ-Pilot旋转导向系统解决了传统导向造斜工具施工长水平段水平井时存在的摩阻大、井眼清洁度低的问题,满足该井钻完井施工作业要求。在机械钻速、井眼质量等方面,旋转导向系统都表现出良好的性能,其机械钻速要明显高于螺杆钻具,特别是在水平井段这种优势更明显,同时井眼的狗腿度每30 m仅在6°以内,保证了井眼的光滑。     

旋转导向钻井工具导向力优化设计

以旋转导向钻井工具的导向工况为背景，从旋转导向钻井工具执行机构侧向力的规律分析入手，推导了侧向力和工具导向力的解析式，总结出了执行机构侧向力及其覆盖面角的变化规律、工具导向力及其覆盖面角的变化规律、工具导向力在导向方向及其垂直方向上两个分量的变化规律。从保持导向力平稳等目标出发，以上盘阀高压孔圆心角为基本变量，给出了最优的导向力及其产生的务件，为工具结构参数的设计提供了依据。     

滑动式导向钻具组合复合钻井导向力计算及影响参数

对连续导向技术中的复合钻井技术进行了研究，提出了复合钻井时的导向力计算方法，并对主要因素的影响规律进行了研究。结果表明，较好地设计钻具组合的结构，可以得到令人满意的导向力。为了确保作业的安全性和得到较好的井眼轨迹控制效果，应合理选择螺杆钻具的弯角大小。     

单弯滑动导向钻井的几个重要问题

在理论分析与现场实践的基础上，认为单弯组合并不会导致井眼严重扩大，并给出了导致井眼扩大的条件，介绍了单弯滑动导向钻井的主要技术措施，以及保证井下安全、提高钻井速度的技术措施。     

POWER-V和PD-XCEED垂直导向钻井技术在渤海油田的应用

渤海油田探井深部井段地层倾角大,而且岩性多变,砂泥岩互层频繁,钻井过程中井斜问题非常严重,且地层容易垮塌。简述了渤海2井、3井的地层特征,评价了以往高陡构造防斜打快技术,介绍了POWER-V及PD-XCEED垂直导向钻井工具的防斜打直机理及其各自的应用方法。通过在渤海油田钻井过程中的应用,对两种垂直导向钻井工具进行了对比,并在技术和效益方面对两者的应用情况做了详细的评价。实践表明,两种垂直导向钻井工具都能有效地解决防斜和加大钻压之间的矛盾,变被动防斜为主动防斜,对高陡构造防斜打快、降低钻井成本等方面具有一定的指导意义。     

新型旋转导向井下闭环钻井工具

近年来大位移井和复要轨迹井眼的需求不断增加,对井下钻井工具的研制提出了新的要求,利用现有的动力导向技术,钻压旗加困难,难以发挥高效钻头的作用,“滑动”方式下大摩阻的存在使井底工具面的控制难度加在,井眼水平延伸受到限制,为减小摩阻,使钻柱具有更大的延伸能力,实现对井眼轨迹的精确控制,国内外纷纷致车于井下可控工具和旋转导向闭环钻井系统的研究,本文介绍了2类可实现井下全方位控制的偏置机构及目前国内外已有的几种旋转导向闭环钻井系统。