主要旋转导向钻井系统介绍

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本文摘要：（由ai生成）

旋转导向钻井系统分为不旋转外筒式闭环自动导向系统和全旋转自动导向系统。AutoTrak RClS系统通过井下CPU和LWD系统实现精确导向，适用于特殊油藏。Power Driver SRD和Geo-Pilot系统也具备高精度导向能力，适用于不同钻井环境。这些系统提升了钻井精度和效率，有助于优化钻井作业和油藏开发。

目前，旋转导向钻井系统形成了两大发展方向：一个是以Baker Hughes Inteq公司的Auto Trak RClS系统为代表的不旋转外筒式闭环自动导向钻井系统，它以其精确的轨迹控制精度和完善的地质导向技术为特点，非常适用于高开发难度的特殊油藏的导向钻井作业；HulliboIton公司的Geo—Pi1ot系统也属于这一类导向钻井系统；另外一个是以Schlumberger Anadri11公司的Power Driver SRD系统为代表的全旋转自动导向钻井系统，它以其同样精确的轨迹控制精度和特有的位移延伸钻井能力为特点，非常适用于超深、边缘油藏的开发方案中的深井、大位移井的导向钻井作业。下面对Auto Trak RClS系统、Power Driver SRD系统和Geo-Pilot系统做简要介绍。

㈠、AutoTrak旋转闭环钻井系统

1、系统组成

AutoTrak是旋转导向钻井系统的代表产品，它是基于推靠钻头的偏置原理来导向的，其可变径稳定器的伸缩块装在不旋转套筒上， AutoTrak旋转闭环钻井系统由地面与井下的双向通讯系统(地面监控计算机、解码系统及钻井液脉冲信号发生装置)、导向系统(AutoTrak工具)和LWD(随钻测井)组成（图l）。

⑴ 地面与井下的双向通讯系统

此系统可使操作者能在不停钻的情况下，用钻井液脉冲从地面向井下工具发出指令改变井眼轨迹、造斜率、方位改变率及降斜率等，指示井底发射器有选择地发送需要的信息。为了能使地面指令向下传输，开发了一项通过在井上调制排量来向下传递命令的新技术：立管上安装一个旁通触发器，可在地面把部分钻井液送回钻井液池，相应的流量变化导致井下发电机的电压变化，这样加载了信息的排量变化顺序就送到井下并在井下得到解释。它可以把地层参数、井下温度、井眼轨迹参数、井底压力及工具的运行状态等数据用钻井液正脉冲传输到地面，并在地面接收译码。此工具的上传数据采用了已经成功应用20多年的MWD中的井下遥控脉冲发射器。

⑵ AutoTrak工具系统

①工作原理

AutoTrak RClS系统的井下偏置导向工具由不旋转外套和旋转心轴两大部分通过上下轴承连接形成一可相对转动的结构。旋转心轴上接钻柱，下接钻头，起传递钻压、扭矩和输送钻井液的作用。不旋转外套上设置有井下CPU、控制部分和支撑翼肋（图2）。

图3是井下偏置导向工具的导向原理示意图。导向工具的执行机构有一不旋转导向套，中轴从导向套中间穿过与钻头连接，带动钻头随钻柱一起旋转，导向套与中轴通过轴承连接。当周向均布的三个支撑冀肋分别以不同液压力支撑于井壁时，将使不旋转外套不随钻柱旋转，同时，井壁的反作用力将对井下偏置导向工具产生一个偏置合力。通过控制三个支撑翼肋的支出液压力的大小，可控制偏置力的大小和方向，以控制导向钻井。液压力的大小由井下CPU控制井下控制系统来调整。井下CPU在下井前，预置了井眼轨迹数据。井下工作时，可将MWD测量的井眼轨迹信息或LWD测量的地层信息与设计数据进行对比，自动控制液压力，也可根据接收到的地面指令调整设计参数，控制液压力，以实现导向钻进。导向套内还有各种传感器，可测量井斜角、方位角及工具的工作状态。

②井下定向控制单元(图4)

AutoTrak RCLS系统属可变径稳定器式旋转导向系统，该类工具利用三轴磁力测量仪对方位进行测量，同时结合近钻头井斜测量仪对井斜进行测量。导向模式下，微处理器将井下发电机解释出的地面下传的目标井斜、方位等参数信息与自身所测值比较，计算出3个伸缩块的导向力的大小和液压分配值。经电磁阀调节作用在3个伸缩块上的液压，使导向力矢量满足所需导向目标，对定向控制系统进行方位与井斜的调整。保持模式下，微处理器根据自身所测伸缩块方位变化值计算出3个电磁阀的液压调节量。振动感应器能够监控工具的工作状况并保证其正常运转。