旋转导向钻井技术和工具

研究方向：井眼轨迹遥控技术研究方向：井眼轨迹遥控技术目目 标：标：井下闭环旋转导向井下闭环旋转导向 智能钻井系统（智能钻井系统（XTCS）XIAN TRAJECTORY CONTROL SYSTEM记录显示地面信息记录显示地面信息记录显示地面信息记录显示地面信息记录显示地面信息井下闭环变径稳定器211517192012272928下行通道无磁钻铤MWD测控单元钻头设计轨迹扶正器可伸缩翼肋靶心23负脉冲通道地质参数测量伸出方式数量-绕纵轴绕横轴绕横轴-333翼肋无贴井壁力Powerdr.有有有不旋转套弯角贴井壁力偏心导向原理GeoPilotAutotrakXTCS振 动负脉冲-无无有-有有有下传6.5泥浆不连续-4 84 8造斜能力电-液电-液泥浆控制动力不连续连续连续导向过程 增产、增储增产、增储l 提高采收率提高采收率l 降低吨原油成本降低吨原油成本No.No.研究项目名称研究项目名称资金来源资金来源时时 间间成果情况成果情况1 1井下闭环钻井控制新技术国际合作93.1-93.8发明名称：定向钻井装置2 2井下闭环控制钻井工具总体设计课题组自筹94流场变向器图纸3 3井身轨迹制导的智能钻井系统的理论与实验研究 编号5947-4003国家自然科学基金1995-1996按时通过验收4 4可控偏心器研制（课题编号：970507-3）中国石油天然气总公“九五”项目1996.11-9811通过中评估（等级：A）5 5井下闭环可变径稳定器研制（课题编号：820-09-01-02B）国家863项目1998.8-2000.102000.11通过科技部820主题办验收6 6钻井时由地面到井下的通讯通道集团公司中青年创新基金1999.8-2001.82001.3通过集团公司验收7 7井下闭环旋转导向智能钻井系统控制理论研究国家自然科学基金2001.3-2002.12进行中8 8井下闭环旋转导向智能钻井系统控制理论研究国家教育部优秀青年教师基金项目2002.3-2003.12进行中研制成井下闭环可变径稳定器样机研制成流场变向器样机 研究调试中CNPC钻井工程重点实验室 2 0 0 5年1月5日 GeoPilot 可变弯接头可变弯接头 XTCS 可控偏心器可控偏心器 三翼肋导向，结构类似三翼肋导向，结构类似于于AutoTrak但原但原 理不同。理不同。(“push”,“point”)泥浆动力，类似泥浆动力，类似Schlumb.但用法不同。但用法不同。Powerdrive用于导向；用于导向；XTCS 控制；控制；22021232522022523023524024525025526026527002040轴向振 动/g220225230235240245250255260265270050100横向振动/g时间/Min2252302352402452502552602652700第1段MPa钻头内 压/第2段第3段第4段第5段第6段第7段井口读出井口读出2002.5 完成基建、开始建设2002.12 恢复、安装实验设备实验室实验室 研发基地研发基地谢谢，欢迎指导！旋转导向钻井工具作业量近年来呈直线上升趋势！8,000,000ft600,000ft巨大社会价值和经济效益！巨大社会价值和经济效益！增产，增储由于旋转导向技术的出现，钻井不只是在地球上打个洞。它已成为增产，增储提高采收率的有效手段。扩大面积波及系数充分开发薄层和低渗油层巨大社会价值和经济效益！巨大社会价值和经济效益！deEast(m)278000-1500100002250 可控偏心器三维多目标井（蛇形井）使大位移井 水平位移突破万米 当超过一万米.与与deEast(m)278000-1500100002250 可控偏心器三维多目标井（蛇形井）l旋转导向工具是上世纪末发展起来的有效钻井工具，旋转导向工具是上世纪末发展起来的有效钻井工具，代表了当今定向钻井发展水平。因此，选择该项目研代表了当今定向钻井发展水平。因此，选择该项目研究是有充足理由的，并具科学性究是有充足理由的，并具科学性；l在国外旋转导向钻井工具已投入商业应用在国外旋转导向钻井工具已投入商业应用.明年，具有明年，具有我国自主产权的样机下井试用；我国自主产权的样机下井试用；l我国三大油公司先后立项研究旋转导向工具，都希望我国三大油公司先后立项研究旋转导向工具，都希望从外国进口，或与外国公司合作开发，充分说明其迫从外国进口，或与外国公司合作开发，充分说明其迫切性？！切性？！l其商业化前景则取决于油公司（定向井公司）为核心其商业化前景则取决于油公司（定向井公司）为核心的运作体制的建立！的运作体制的建立！导向方式导向动力井壁井壁钻头推向钻头推向一一 侧侧极板推出极板推出控制阀盘控制阀盘PowerDrive Xtra2定位轴承万向轴承钻进方向定位轴承偏心方向传动轴GeoPilot3旋转轴偏心距XTCS-njd不旋套转伸出量 井壁5D1D2D3不旋套转旋转轴高边工具面角P PAutoTrak1P1P2P3推力支点井 壁 两 侧受力状态不同钻头Push the bit first,Then Point the bit红色为侧向切屑部分形成弯曲井眼剖面Control UnitBias UnitNon rotatinginner valveRotating Paddels(rot.w/the body)Rotation“Point”AutoTrakPowerdriveGeopilot“Push”万向轴“Point”&“Push”l All Rotating,No Sliding （全旋转，无滑动导向）lClosed Loop Control（闭环控制）闭环控制）HOLD Mode&STEER Vector Some other systems only have a steering function with fixed force or tilt parameter pre-set in tool(e g.Geopilot and Powerdrive Direct).These tools alternate between steer and neutral mode to give desired average curve.In doing so they drill a fragmented curve similar to a motor.Powerdrive Direct drills over gauge hole when in neutral mode.AutoTrak 压力矢量调整（7500个可调挡位）；光滑的井眼轨迹 光滑的井眼轨迹Geopilot 预置角导向，6挡变角；变造斜率“导向模式”+“稳斜模式”折线轨迹；Powerdrive Direct 预置力导向，可设置81 个挡位；无稳斜模式，造成稳斜段扩径l钻井：促进钻头，泥浆，钻井工艺和测井技术的发展；l材料：高强度柔性钢材；l传感器：耐高温高压电磁传感器，微型抗强振加速度计；l液控元件：微型阀，无刷直流电机和泵；l电子元器件：耐高温存储器芯片，时钟芯片；l微处理器技术：快速高精度CPU和DSP技术；l数据处理及压缩技术；巨大社会价值和经济效益！巨大社会价值和经济效益！