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1、石油机械—66—CHINAPETROLEUMMACHINERY2006年第34卷第4期!专题综述#旋转导向钻井技术发展现状及展望肖仕红梁政(西南石油大学机电工程学院)摘要旋转导向钻井技术是现代导向钻井技术的发展方向。为了适应国内旋转导向钻井技术发展的需要,在简要叙述了滑动导向钻井的缺点和不足的基础上,对旋转导向钻井技术进行了系统归纳。特别是详细地对信号传输方式、信号测量系统和导向机构的技术发展现状进行了系统分析,最后提出了旋转导向钻井技术的技术难点和攻关方向。关键词旋转导向钻井滑动导向钻井发展现状技术难点采用水力推进器等措施来提
2、高滑动能力,其滑动钻[1]引言井的极限也只有8000m。因此,在复杂钻井中,必须有新的钻井方法来取代滑动钻井,旋转导为了节约开发成本和提高石油产量,对那些受向钻井就是其发展方向。地理位置限制或开发后期的油田,通常通过开发深井、超深井、大位移井和长距离水平井来实现,进旋转导向钻井技术而造成复杂结构的井不断增多。目前通行的滑动钻井技术已经不能满足现代钻井的需要。于是,自20世纪80年代末,研究人员便开始加强对旋20世纪80年代后期,国际上开始加强对旋转导向转导向钻井的研究。旋转导向钻井法是在用转盘旋钻井技术的研究;到90年代初期
3、,旋转导向钻井转钻柱钻井时,随钻实时完成导向功能。其优点技术已呈现商业化。是:钻进时的摩阻与扭阻小、钻速高(是滑动钻为了适应国内旋转导向钻井技术发展的需要,井的2～3倍)、钻头进尺多、钻井时效高、建井笔者对旋转导向钻井技术进行系统归纳并提出了该周期短、井身轨迹平滑易调控。此外,其极限井深技术的技术难点和攻关方向。可达15km,钻井成本低。因此,旋转导向钻井技术是现代导向钻井技术发展的必然方向。滑动导向钻井技术旋转导向钻井技术的核心是旋转自动导向钻井系统,如图1所示。它主要由地面监控系统、地面滑动导向钻井技术的特点是在钻井过程中钻
4、柱与井下双向传输通讯系统和井下旋转自动导向钻井不旋转,而是沿井壁轴向滑动,并通过滑动导向工系统3部分组成。具改变井眼的井斜角和方位角,从而控制井眼轨迹。但在目前的复杂钻井中,滑动导向钻井的缺陷越来越突出,已经不能满足实际需要。这是因为在滑动钻井中钻柱不旋转,部分钻柱贴靠在井壁,造图1旋转导向钻井系统功能框图成大的摩阻,而且使岩屑易堆积在井眼底边,导致11地面监控系统井眼净化不良,甚至产生卡钻、粘滑和涡动等井下旋转导向钻井系统的地面监控系统包括信号接故障。并且,由于摩阻大,使钻压很难加在钻头收和传输子系统及地面计算存储分析模拟系统
5、,有上,从而减小了钻头上的有效钻压和有效功率,这的还具有智能决策支持系统。旋转导向钻井系统的不仅使钻速低,而且当井深超过临界4000m时,主要功能是通过闭环信息流监视并随钻调控井身轨就不能滑动或很难均匀连续滑动。研究表明,即使迹,其关键技术是从地面发送到井下的下行控制指2006年第34卷第4期肖仕红等:旋转导向钻井技术发展现状及展望—67—令系统。(4)绝缘导线传输方式该传输方式属于有21地面与井下双向传输通讯系统线传输方式,是目前研究的热点,也是传输技术的[1]目前已提出的信号传输方式有4种,即发展方向。其优点是能实现地表
6、和井下的双向通46钻井液脉冲、绝缘导线、电磁波和声波。通过比较讯,实时性好,数据传输率高(10～10bit/s),分析,笔者发现这4种传输方式各有优缺点和应用并且可以直接向井内设备供电。该传输方式研究的局限,如表1所示。关键是钻杆接头设计。钻杆接头设计方法主要有感表1信息传输方式的比较应法,湿接头法、霍尔效应传感器法和导线对接法传输深传输必须钻井开发等。由美国GrantPredico公司和IntelliServ公司研传输方式可靠性度/m速率液介质成本制的遥测钻杆系统,初步解决了钻杆上、卸扣时无钻井液脉冲>6000一般好必须中等须
7、接上或卸开钻杆上导线接头问题,其智能钻杆采电磁波600～6000高一般不必较高用铜导线来输送电能,可以根据井下硬件用电量大声波约1000高一般不必较低小来确定输电功率的大小。俄罗斯采用在钻杆每个电缆>6000很高好不必较高单根内吊电缆,在钻杆接头处加电插头方式进行信绝缘光缆>6000很高好不必很高导线号传输,利用该技术在1997年之前就已钻井3200特种钻杆>6000很高一般不必很高口,进尺达641224亿m以上。而法国IFP公司采(1)钻井液脉冲传输方式该传输方式是目用了唇密封的电钻杆,成功试用于1000m浅井。前主体技术。其
8、优点是对钻井工艺没有特殊的要求而我国这方面技术尚属空白。此外,地面与井下的和限制,仅用钻井液流作为动力。其缺点:钻井液信号传输方式还有钻杆振动法、示踪法、扭矩测试脉冲的数据传输速度较慢;为了获取数据资料还会法和井下记录法等。放慢钻井作业的速度;在气体和气液双相流
