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1、第30卷第5期石油钻探技术Vol.30,No.52002年10月PETROLEUMDRILLINGTECHNIQUESOct.,2002!工具与设备#AutoTrak旋转闭环钻井系统在西江油田的应用12罗廷才,赵锦栋(11中原石油勘探局固井工程处,河南清丰457331;21菲利普斯中国公司西江油田钻井完井工程部,广东深圳518000)摘要:AutoTrak旋转闭环钻井系统是一种包括钻井、随钻测井等工具为一体的可以在钻柱旋转状态下进行定向控制的新型钻井工具,该工具在菲利普斯西江油田三口井的现场应用中取得了显
2、著的效果,钻井效率较其它钻井方法有大幅度提高,并在防止粘吸卡钻及高难度定向控制方面表现出突出优点。本文对该工具的组成、原理及现场应用情况进行简要介绍。关键词:定向钻井;水平井;钻具组合;随钻测井;西江油田中图分类号:TE82716文献标识码:B文章编号:100120890(2002)0520048203AutoTrak是贝克休斯公司开发的旋转闭环钻井系统(AutoTrakRotoryClosedLoopDrillingSystem)的商业名称。其主要技术特点是能够在旋转钻进过程中经过地面计算机控制实现地质
3、导向随钻测井及可控制定向钻进。AutoTrak系统可以在钻柱旋转状态下进行任何角度的定向钻井控制。因此,它改变了传统的靠井下动力钻具带弯节头在滑动钻进状态下进行定向控制的方法,从而提高钻井效率,有利于大斜度井、水平井的井眼清洁及钻出具有平滑井壁的井眼,减少粘吸卡钻的可能性和下一步完井的危险性。该系统目前已开发应用成功的系列有两种:应用于<21519mm井眼的<16810mm系统和应用于<31111mm井眼的<21010mm系统。该系统由井下工具和地面设备两大部分组成。1AutoTrak系统的井下工具图1A
4、utoTrak系统井下工具组成AutoTrak系统井下工具主要是定向控制和测井工具(见图1)、信号接收和发射工具及随钻测井工具等组合而成。定向控制工具的核心是非旋转导向套筒,该套筒具有3个液压控制的导向扶正块(R1b)、近钻头倾角测量仪、控制阀以及电子控制系统。向不同的导向支撑块施加不同的液压力,导向扶正块的合力矢量就会推动整个工具沿着设计的井眼轨迹钻进。钻头驱动轴图2非旋转定向套筒的横向剖面及钻头定向合力矢量从非旋转导向套筒中穿过,在钻柱及钻头旋转时,非旋转导向套筒并不随之转动,从而使导向支撑块相对稳定
5、并可向钻头提供稳定的定向推力。图2为非旋转收稿日期:2002203211;改回日期:2002209203作者简介:赵锦栋(1963—),男,山东荣成人。1983年毕业于长定向套筒的横向剖面图以及钻头定向合力矢量示意春地质学校钻探专业,1988年毕业于中国地质大学探矿工程系,高图。级工程师,SPE会员。三个导向扶正块分别由三个液压泵控制。液压泵联系电话:(0755)6691786第30卷第5期罗廷才等:AutoTrak旋转闭环钻井系统在西江油田的应用·49·的活塞由高压液体控制,其压力最高可达15MPa。当
6、会向地面发出回执信号以确认信号接收和配置完毕接到地面指令后,微电子处理装置会计算出获得所要(见图3)。求的工具面时每个活塞所需的压力。在计算的过程中,该处理装置还会考虑到该井段狗腿严重度的限制。实际上非旋转导向套筒根据地层和钻速的不同,每半小时大约旋转一周。在定向套筒缓慢旋转的过程中,该系统能够自动监测套筒的相对位置和实时调整每个定向扶正块所受的压力,从而保证钻头的定向推力稳定。从图1中可以看出,近钻头倾角测量仪距钻头仅图3AutoTrak系统数据传输图019m,这对钻进薄油层时的井眼轨迹控制是具有十分重
7、要意义,而常规的随钻测量系统一般距钻头20m左右。钻头处的井斜只能靠计算和估计。3AutoTrak系统的应用AutoTrak系统捆绑使用的井下随钻测量工具有地面设备安装完毕后,将AutoTrak系统进行地自然伽马、电阻率和定向测量。其中自然伽马距钻头面测试,同时根据需要对数据格式和传输速度进行程510m,电阻率距钻头514m,全套的定向测量距钻头序设定。与传统的井下动力定向工具不同,AutoTrak916m。该系统可提供400kHz的深层电阻率读值和系统无弯接头,所以不需费时找正工具面。2MHz的标准电阻
8、率读值。400kHz的电阻率可以监测AutoTrak系统入井之后可进行浅层测试,以确距井眼中心515m地层变化,这就为精确地控制大斜认井下工具与地面设备的双向沟通没有问题。利用度或水平井的井眼轨迹提供依据。在大斜度或水平井AutoTrak系统进行钻进与一般旋转钻井没有什么区钻井中在能够监测盖层和油水界面的同时,可以预测别,钻井参数可根据地层、钻速及井下振动等数据进钻头前数十米的地层。如有需要,AutoTrak系统可配行调整。近
