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。     

旋转导向闭环钻井系统

通过对比研究国内外有代表性的旋转导向钻井系统的组成及特点,介绍了旋转导向闭环钻井系统的集成方式、井下定向控制单元、地面监测系统,论述了旋转导向钻井工具在旋转钻进时具有连续三维导向和增大延伸长度的能力,可提高钻速,缩短建井周期,降低钻井成本,并详细阐述了国内正在开发的旋转导向闭环钻井系统(MRSS)的定向控制原理、5个组成部分及主要技术特点。认为只有开发和集成钻井信息管理与决策软件,才能充分发挥旋转导向闭环钻井系统的效益     

旋转导向闭环钻井中的测斜系统

井下自动控制定向旋转闭环钻井系统是指全程旋转、井下闭环控制，钻头沿着设计轨迹钻进，它是个非常复杂的系统。可控偏心器正是为此目的而设计的工具。文章着重介绍可控偏心器中的测斜部分，主要包括测斜仪在可控偏心器中的安装结构、组成、测斜原理、以及在井下闭环控制中的作用和可控偏心器中其它部分的通讯等。实验结果表明，仪器精度达到设计要求，并可在高温高压环境下工作。     

旋转闭环钻井系统的力学分析

旋转闭环钻井系统是现代钻井最先进技术之一，它主要由电子控制系统和可变径稳定器组成。其工作原理是电子控制系统稳定器的3个柱塞产生不同的推力，其合力就是所需的侧向力。如何确定各个柱塞的推力大小是技术关键。文中介绍的计算公式较好地解决了这一问题，为电子控制系统的设计提供了理论依据。     

可旋转导向钻井系统

在定向井钻井中为钻出较为平滑的井眼,并提高钻速、降低成本,哈里伯顿、贝壳休斯、斯伦贝谢和精密钻井公司都推出了用于钻定向井的可旋转导向钻井系统。 哈里伯顿公司的可旋转导向钻井系统名为地下导向器(Geo—pilot)。该系统采用电池作动力,不依赖井底涡轮,可靠性高,钻头使用寿命长。电气元件与井眼中的液体绝缘,井底诊断工具能判断工具情况和提供作业     

旋转闭环钻井系统在文莱海上钻井中效果显著

文莱海上ｌｒｏｎＤｕｋｅ油田是由文莱壳牌石油公司经营的,迄今已钻了１４口井,获得了许多钻井经验,其中一个项就是进行有控制的定向钻井,在旋转闭环钻井系统于最近研究成功之后,便对该油田的邻件井数据进行了一次深入的研究,以便确定应用这项新技术是否能能够解决了该油田遇到的所有常见问题,研究结果表明,采用旋转闭环钻井系统能够解决在该油田已发现的所有问题,于是,选择了一口合适的井来试验该系统。并从欧洲运来适合     

TK238H井旋转地质导向钻井技术

TK238井钻井施工中存在一系列技术难点，为此采用了Powerdrive旋转地质导向钻井技术。简要介绍了Powerdrive旋转地质导向钻井系统的组成及性能，详细介绍了TK238井的钻井设计和现场施工情况。该井油气层钻遇率达92％，日产原油204．74t，这说明采用Powerdrive旋转地质导向钻井系统，提高了油气层钻遏率，使井眼轨迹位于油层中有利于产油的最佳位置。该井的成功也为以后塔河油田薄油层钻井施工积累了宝贵经验。     

单筒双井钻井技术在QK17—2油田的实施

介绍了单筒双井技术在ＱＫ１７－２油田的应用情况，总结了设计和施工的成功经验，以及应用这一技术所取得的巨大经济效益。探讨了今后应用这一技术的一些措施和方法。     

现代钻井的先进工具：旋转式闭合回路钻井系统

旋转式闭合回路钻井系统（ＲＣＬＳ）能够在大位移深水平井或多底井及高温高压环境下使用。另外,由于避免了滑动钻井状态,在很多常规的定向钻井中使用也获益非浅,在旋转钻进时,ＲＣＬＳ用作定向井井眼轨迹自动控制;它带有可变径的稳定器,作用在井壁上产生侧向力;靠液压驱动,电子控制。     

旋转导向钻井轨迹控制理论及应用技术研究

研究了调制式旋转导向钻井系统控制井眼轨迹的原理和方式,依据实钻轨迹和设计轨迹的偏差大小,给出了轨迹控制方法.根据控制原理,设计了一套从地面控制井下的工具,以实现轨迹控制的指令算法.基于所研究的理论和算法,开发了应用于导向钻井系统的地面监控软件系统,重点介绍了井眼轨迹控制系统的程序设计与实现方法.     

旋转导向钻井工具系统的研究及应用

总结了国家863课题“旋转导向三维可控钻井技术研究”的研究工作进展及其在现场试验情况，根据旋转导向钻井技术方面的技术特点，开展了旋转导向偏心工具及导向机构、钻井液脉冲器，井下测量数据传输技术，随钻地质参数测量技术，井下钻井工程参数测量技术4个方面的关键技术研究，研制出了旋转导向钻井工具系统。通过室内模拟试验，验证了该工具系统设计原理的合理性。陆地和海上油田的钻井试验表明，在井斜约60°的大斜度稳斜井段，井斜控制和方位控制都满足控制要求；采用旋转导向钻具组合提高了钻压，最高钻压可达240 kN。为“十一五”期间旋转导向钻井工具系统的进一步完善和应用奠定了坚实的工程化基础。     

水平井井迹曲线的优化设计

针对水平井迹设计中的条件,采用离散优化方法,以最短井迹为目标,对现有水平井进行了优化设计。计算表明,优化后的井迹明显小于原设计,可使水平井钻井成本大大降低。     

旋转导向钻井地面监控系统研究

为了将井眼轨迹以及其他有关的钻井参数用图形和数据三维可视化地显示出来,便于现场工程技术人员直观地掌握和分析钻头所在位置以及井下导向工具对井眼轨迹的控制情况,研制了地面监控和井眼轨迹可视化子系统,该系统是调制式旋转导向钻井系统(MRSS)的指挥中心。可实时监控井下导向工具,控制井眼轨迹按设计的轨迹逼近靶区并中靶。文中介绍了MRSS地面监控子系统的总体设计;在导入设计数据和实时采集MWD上传的实钻数据的基础上,进行了设计井眼和实钻井眼的轨迹描述、轨迹偏差分析和轨迹修正设计、进而计算出MRSS轨迹控制参数及相应的下传控制指令;研究了控制指令下传给井下导向工具的方式并给出最佳指令编码方案。系统的各项功能集成在一个一体化的地面监控和井眼轨迹三维可视化软件系统中,是信息化、智能化钻定向井的创新工程。     

阶梯形水平井段设计方法研究

随着水平井钻井技术的不断发展，用一口阶梯形水平井可以开发两个甚至多个连续薄油气藏、层叠状油气藏、断块油气藏，从而节约了钻井投资，提高了单井产能及采收率。分析了阶梯形水平井的设计特点，指出水平井段的优化设计是阶梯形水平井设计中的关键技术，并且常把过渡井段拐点处的井斜角作为待求参数之一，其优化设计结果有利于井眼清洁和降低钻柱摩阻。给出了二维和三维阶梯形水平井段的轨道设计方法，10个设计示例表明，该设计方法具有很好的科学性和实用性。