φ178旋转导向钻井工具设计开题报告材料.doc

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1、本科毕业设计（论文）开题报告题目：φ178旋转导向钻井工具设计及控制轴动力学分析学生：院（系）：机械工程学院专业班级：指导教师：完成时间：2011年3月8日1.课题的意义为了节约开发成本和提高石油产量，对那些受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年代后期，国际上开始加强对旋转导向钻井技术的研究;到90年代初期，旋转导向钻井技术已呈现商业化。旋转导向系统是一个集机、电、液于一体的闭环自动控制系统，并以旋转钻井为其

2、技术特征，所以在减少井下摩阻、提高钻深能力和控制精度方面具有独特的优势，所以成为大位移井长稳斜段钻井作业的常用工具，也适合于水平井水平段（特别是薄油水层水平井）的钻进与控制作业。目前国也正在研制开发旋转导向系统，从各个油田和区块的应用实例看，旋转导向钻井工具具有在旋转钻进时连续导向的能力，可以提高井眼的清洁度和机械钻速，减少压差卡钻；还具有井眼轨迹自动控制的能力，从而提高井眼轨迹的光滑度，降低扭矩和摩阻，也就相应地增加了水平井的延伸长度。但该系统对设备要求比较高，要求设备、钻具等能承受高转速、大扭矩、高泵压，在某种程度上加大了对设备、钻具等的损伤，而且该系统

3、造价比较昂贵，一次性投入较大，并不是每个区块和地层都适用这种钻井技术。2.国外研究状况2.1国外旋转导向钻井系统研究与发展现状　国外从20世纪80年代末期开始旋转导向钻井系统的理论研究。20世纪90年代世界上多家公司，包括：BakerHughes公司与ENIAgip公司的联合研究项目组、英国的Camco公司、英国的CambridgeDrillingAutomation公司、日本国家石油公司（JNOC）等分别形成了各自的旋转导向系统样机，并开始进行现场试验和应用。至20世纪末期，三家大的石油技术服务公司Schlumberger、BakerHughes和Hall

4、iburton通过各种方式分别形成了其各自商业化应用的AutoTrakRCLS、PowerDriveSRD和Geo－Pilot旋转导向钻井系统。2.1.1Geo－Pilot旋转导向钻井系统Geo－Pilot系统是Halliburton公司下属的Speny－Sun公司开发的旋转导向系统，又称RST（RotarySteerableTool）。其主要特征是下部驱动主轴可在壳体旋转成一定角度，相当于形成一个可调弯角，可对井斜和方位进行纠正。Geo－Pilot系统采用控制钻柱弯曲特征来实现钻头轴线的有效导控，其优点是造斜率由工具本身确定，不受钻进地层岩性的影响，在软地

5、层及不均质地层中效果明显，缺点是钻柱承受高强度的交变应力，钻柱容易发生疲劳破坏。另外，高精度加工是保证这种系统导向效果的关键。2.1.2AutoTrak旋转导向钻井系统AutoTrak系统是一套集钻进和随钻测量为一体的定向钻井系统，能够在旋转钻井过程向造斜钻进，主要是因为它有一个独特的非旋转可调扶正器滑套，此扶正器滑套并非真的不旋转，只是相对钻头驱动轴而言它几乎是不旋转，因此在旋转钻进过程中，此扶正器滑套可以保持一种相对静止的状态，从而保证钻头沿着某一特定的方向钻进．非旋转扶正器滑套有元件：近钻头井斜传感器、电子控制元件、液压控制阀和活塞，见图1．通过液压可

6、推动活塞分别对3个稳定块施加不同的压力，其合力就使钻具沿某一特定方向偏移，从而在钻进过程中使钻头产生1个侧向力，保证钻头沿这一方向定向钻进．图1　AutoTrak部结构2.1.3PowerDrive旋转导向钻井系统斯伦贝谢公司的旋转导向系统主要是指PowerDrive系统，包括PowerDriveX5110、PowerDriveX5900、PowerDriveX5、PowerDriveX5675、PowerDriveX5475、PowerDriveXceed900、PowervorteX，除了PowervorteX是动力式旋转导向系统外，其他均为全旋转式旋转

7、导向系统，PowerDriveX5系列旋转导向工具可通过PowerPulse和TeleScope工具实时测量井下数据，测量近钻头地层状态、钻头振动情况和钻头转速，利用近钻头伽马射线显示地质和井眼成像，自动纠斜。它适用的井眼尺寸为5.25～26in，可用常规钻井液，最高耐温150℃，流量围480～1900gpm，最高耐压20000psi，其中，PowerDriveX51100型最大转速200r／min，最大造斜率3°／100ft，PowerDriveX5475型最大转速250r／min，最大造斜率8°／100ft。PowerDriveXceed系列可以用于裸眼

8、侧钻、随钻扩眼或用双芯钻头钻研磨性地层，其使用参数与