旋转导向钻井

摘要： 2022年4月20日记者从中国海油获悉,我国首条旋转导向钻井与随钻测井“璇玑”系统智能化生产线在广东佛山正式建成投产,标志着由我国自主研发的“璇玑”系统正式迈入大规模产业化新阶段,制造能力跻身国际一流。旋转导向钻井与随钻测井技术被誉为石油钻井技术“皇冠上的明珠”,中国海油“璇玑”系统技术研发成功是我国石油钻井、测井领域一项革命性、颠覆性的技术突破。该系统可以精准控制几千米地下的钻头“瞄着”油层去,“闻着”油味钻,甚至可以“遥控驾驶”钻具在0.7 m的薄油层中横向或斜向稳定穿行1000 m以上,同时可以实现对地层资料的实时分析,是大幅降低油气田开发成本、高效开发海洋油气资源的重要法宝,代表着当今世界钻井、测井技术发展的最高水平。

摘要： 在钻井工程领域中会利用旋转导向钻井技术,选择稳定器、测量仪器等组成钻井系统,通过旋转导向的方式完成井斜、方位等调整,转变了传统滑动导向的钻井方式,该技术的运用能够借助钻井工具,对钻井过程施工精度进行有效控制,保证钻井安全,且钻井速度也能得到保证。下文对于该技术原理进行分析,明确不同钻井工具的运用流程,以期为相关工程的应用提供参考。

摘要： 威荣深层页岩气垂深达3800 m,地层坍塌压力系数高达1.95以上,区域超长水平井逐年增加,超长水平井成为后期气田稳产的重要开发手段。以旋转导向钻井方式研究为前提,通过水力裸眼评价模型和钻柱应力计算方法对地质参数、轨迹剖面、钻柱力学、水力参数和地面装备进行影响因素综合分析,不同钻机条件下和不同工况下超长水平段的延伸极限不同。剖面类型优选利于井间防碰和管柱安全下入,三维轨迹剖面钻柱力学所受应力强度是二维轨迹剖面的2倍,钻井液密度和黏度都将影响超长水平段的延伸。评价结果表明,在不考虑钻机能力的条件下,理论裸眼水平段极限为5840 m,而70钻机因钻深能力限制最大水平段延伸为3500 m,机泵排量越大,钻井液密度越低,延伸能力越长。

摘要： 为进一步提高鄂尔多斯盆地盐池区块非常规油气资源的勘探开发效果,在分析深层页岩气水平井钻井技术难点的基础上,采用了"双级PDC钻头+单弯螺杆"侧钻工艺,以提高大井眼侧钻效率;优化了"多粒径桥塞+纤维水泥"堵漏工艺,以提高堵漏效果、降低堵漏成本;研发了高性能纳米封堵水基钻井液体系,以实现页岩气水平段安全钻进;设计了个性化PDC钻头,并配合PowerDrive Orbit在水平段应用,最终形成了深层页岩气钻井关键技术.该技术在盐池区块忠平1井的现场试验结果表明,侧钻效率明显提高,井下故障显著减少,取得了很好的现场效果.研究结果表明,深层页岩气钻井关键技术可以解决盐池区块深层页岩气水平井钻井技术难点,对提高该区块非常规油气资源的勘探开发效果具有重要作用.

摘要： 为了提高指向式井下闭环可控弯接头的破岩效率,利用ABAQUS软件对PDC钻头在加压回转载荷作用下,连续破碎砂岩进行动力学仿真分析,并利用Python语言对ABAQUS软件进行二次开发,生成参数化定义插件,以达到优化仿真流程的目的.研究旋转导向钻进过程中不同指向角大小对PDC钻头破岩效率的影响,得到了指向角分别为0.0°、2.5°和5.0°对破岩体积、钻头进尺、破岩速度及钻头扭矩的影响规律.研究结果表明:可控弯接头在导向钻进整个过程中,不同指向角变化对钻头扭矩作用并不明显;但当指向角为0.0°时,PDC钻头破岩效率最高,钻头进尺深度最大;指向角为5.0°的破岩效率明显比2.5°的破岩效率要高;指向角越大,其钻头轴向钻进速度波动越大.研究结果对于井下闭环可控弯接头的实际操作以及钻头破岩效率的提高具有一定的理论指导意义.

摘要： 井下闭环旋转导向钻井系统在钻进过程中受到复杂的振动,使井下通信接收装置接收到的信号包含大量的抖动噪声,影响有用信号的提取,从而导致井眼轨迹控制的稳定性变差。为有效降低背景噪声的影响,提高钻井效率,在传统小波变换理论的基础上,结合经验模态分解法(EMD),提出一种EMD联合小波阈值降噪滤波算法。通过EMD分解法将井下接收信号进行分解,并利用小波变换对高频固有模态函数(IMF)进行降噪处理。仿真结果表明此方法的降噪性能均优于传统降噪算法,实测数据滤波结果显示该方法复原误差较小、信号损失较小、信噪比较高,可有效滤除井下接收信号中的噪声,保证井下接收信号的正确解码。

摘要： 推靠式旋转导向钻进时巴掌对井壁的间歇性推靠致使钻柱处于非线性阻尼激励的复杂工作状态,剧烈的振动易引发钻柱的疲劳失效.建立考虑巴掌与井壁的接触碰撞及动态激励的底部钻具组合动应力计算模型,分析钻柱转速对钻柱动应力和钻头侧向力的影响.结果 表明:钻井过程中底部钻具组合动应力和钻头侧向力处于剧烈波动状态,尤其在临界转速下运动的钻柱将产生剧烈的振动及较高水平的动应力,导致钻柱出现疲劳破坏;通过调节钻柱转速至两阶相邻转速中间值,可显著降低钻柱的振动加速度.现场试验验证了通过调节钻柱转速提高底部钻具组合动态安全的可行性,为推靠式旋转导向及同类工具安全钻进参数的优化设计提供了依据.

摘要： 在钻井过程中,实钻井眼轨迹与原设计井眼轨道都有一定的差值.当差值较大时,为了钻达靶区,必须及时地对待钻段井眼轨道进行修正设计.无论原始设计是二维的还是三维的,施工过程的修正井眼轨道设计都是三维的.给出了针对滑动送钻导向钻井系统提出的三维水平井修正井眼轨道设计的斜平面圆弧-直线-斜平面圆弧法的物理模型,提出了更适于旋转导向钻井系统的两种三维水平井修正井眼轨道设计方法——二次函数法和弹性管柱插连法的物理模型、数学模型,并对其潜在价值和待攻克的问题进行了分析.

摘要： 针对钻井过程复杂振动环境下单独使用加速度计和陀螺仪都无法准确获得近钻头处工具面角测量值的情况,提出一种融合单轴陀螺仪和双三轴加速度计测量数据的组合滤波方案.采用扩展卡尔曼滤波算法,根据加速度计测量信息自适应地调整滤波参数使测量结果最佳,能够准确估计出工具面角和陀螺仪漂移.仿真与实际测试结果表明,该方法能够适应钻井工具不同运行工况并大幅减弱井下振动、陀螺仪漂移等因素对工具面角动态测量精度的影响,工具面角误差小于6?,为旋转导向钻井工具的研制奠定了基础.

摘要： 旋转导向钻井工具主要由不旋转外套和驱动芯轴等组成,不旋转外套上安装有3个互成120°角的翼肋.旋转导向工具的工具面由3个翼肋的合成偏心位移矢量和不旋转外套的相对位置所决定.工具面的确定以1#翼肋为定位基准.由于不旋转外套的随动,造成工具面位置发生改变,因此在旋转导向钻井过程中需及时测量和调整工具面.在不旋转外套上安装一测斜短节,利用相互正交的加速度传感器测出相应的重力加速度分量,可实时测量1#翼肋的工具面,从而确定旋转导向钻井工具的工具面,据此进行调整,控制井眼轨迹.

摘要： 针对旋转导向钻井控制中的复杂性和井下工作情况的不确定性,分析了传统轨迹控制的缺陷,在对旋转导向钻井轨迹控制原理分析的基础上,引入了模糊控制算法,建立了旋转导向轨迹控制的模糊模型并设计了模糊控制器,采用Matlab/Simulink模糊工具箱对所设计的模糊控制系统进行了动态仿真分析,仿真结果表明,所设计的模糊控制器能够有效的跟踪设计井眼轨迹,具有较强的适应性,控制效果优于传统的PID控制方法.

摘要： 中海石油研究中心与西安石油大学等单位联合研制的旋转导向钻井系统工程样机,2009年4月22日,在甘肃华池县乔河乡虎洼村,长庆油田“关126-174井”进行了第一次现场试验,取得了成功,达到了试验旋转导向钻井系统基本功能的目的,也暴露了工具存在的不足和问题以及试验准备的不足,提出了下一步研究和试验建议。

摘要： 旋转导向钻井技术是当今所研究的一项前沿钻井技术,其中,近钻头测控系统是核心和关键技术在之一。所研制的测控系统能够接收地面指令,采集并发送井下数据,实现闭环旋转导向的功能。通过陆地油田实验证明,该系统的工作原理可行,能够满足旋转导向钻井井眼轨迹控制的需要。

摘要： 旋转导向钻井技术是20世纪90年代发展起来的以旋转导向钻井系统为核心的钻井新技术。本文介绍了旋转导向钻井工具的结构及工作原理,指出了实现旋转导向钻井工具导向控制的关键是旋转导向钻井工具偏心位移控制、旋转导向钻井工具空间姿态实时测量、旋转导向钻井工具定位基准的稳定性控制。本文分析了旋转导向钻井工具合成偏心位移的形成与分解原理、旋转导向钻井工具空间姿态实时测量的方法、旋转导向钻井工具定位基准的稳定性控制装置。

摘要： 旋转导向钻井技术是20世纪90年代发展起来的以旋转导向钻井系统为核心的钻井新技术。介绍了可控偏心器旋转导向钻井工具的工作原理及结构。所研制的可控偏心器旋转导向钻井工具主要通过导向机构的合成偏心位移矢量来控制井眼轨迹，与国内外几前研究的旋转导向钻井工具在导向控制原理方面有着本质的区别。分析了控偏心器旋转导向钻井工具合成偏心位移的形成与分解原理，阐述了导向机构位置状态发生改变时偏心位移欠量的控制过程。

摘要： 针对川南永川海相页岩储藏平均井深4000m、岩性致密、可钻性极差、多套压力系统并存等工程地质难点,以深层水平井提速为目标,优化三开制井身结构,对复合钻井、垂直钻井以及旋转导向等关键技术进行应用研究,复合钻井同比提高80-639.7％,垂直钻井提高242-464％、空气钻井提高2.7倍,旋转导向钻井提高57％;各开次优选钻头钻速,有效进尺提高50％,提速52.7-165.8％,缩短钻井周期50％以上.现场应用表明,集成技术应用后同比邻井相同井深,平均钻速提高105.5％,节约钻井周期88.4天,综合节约近2000万元.

摘要： 自动化、智能化早已成为钻井提速提效的重要途径,也是保障安全钻井的重要措施.深入分析国外钻井自动化、智能化的发展现状与趋势,对未来无人化钻井进行展望,剖析中国石油集团在钻井自动化方面的现状与差距,并提出发展建议.加快开发拥有自主知识产权的钻井工程软件包和专家系统，建成多个拥有自主知识产权并具有国际先进水平的远程实时作业中心，提供高效的远程决策支持。在升级现有顶驱、自动垂直钻井系统、精细控压钻井系统、井口连续循环系统、随钻测量、随钻测井、近钻头地质导向仪、综合录井仪等钻井自动化设备的同时，加快陆地自动化钻机和海洋双作业钻机及其自动化设备、旋转导向钻井系统等自动化技术装置的攻关，打造更多拥有自主知识产权的自动化钻井利器，超前储备智能钻井技术，长远构思无人化钻井技术。智能钻井是自动化钻井的高级阶段，是未来实现超深水、北极、沙漠等恶劣环境下的油气开发，全方位挖掘各类油气资源的必由之路。建议公司将智能钻井技术纳入超前储备技术范畴，组织专门力量进行研究，努力追赶国际先进水平。

摘要： 对指向式旋转导向钻井系统旋转轴结构简化和力学模型建立的基础上,设计了旋转轴的模拟试验系统,该系统可测量旋转轴的挠度和静动态应变,测量结果表明,只要选择适宜的材料和支承,旋转轴可以在弯曲状态下旋转并达到导向的目的。

摘要： 本文的技术路线是采用长延伸大直径水平井(LH),TAML5、6级完井标准的大直径多分支井(ML5、6)和最大油藏接触面积井(MRC),同时采用智能完井方法及有关集成技术的钻完井新技术。文章分析了在碳酸盐岩地层钻上述复杂结构井存在的难题,提出了在7"(或更大直径更好)技术套管以下用旋转地质导向闭环钻井系统(并在下部钻柱中串接扩眼器)边钻边扩和精控井身轨迹,依次钻成较大直径的主眼和各分支井眼;在主—分井眼中都要下入套(尾、衬、筛)管或膨胀管,提高主—分井眼的机械连通性、水力整体性、管柱重入性的“三性”水平。根据油藏特征预置串接多个管外封隔器并分层段封隔以能分段多级压裂酸化作业,在油藏内形成密布的“井—缝”结构。在完井时配置多种传感器和地面可控的井下多位阀门、开关、密封件和封隔器等,建成智能油井。集成技术还可以包括欠平衡钻进,保护油气层技术、以及钻(完)井信息技术与智能技术等。这种智能LH/ML(MRC)井可在地面实时测控各主—分井眼的各层段的工作参数并选择分采或合采。可实现少井高产,大幅度提高采收率(翻番,翻两番……最终达到40％-50％-70％),合理利用油田地面和地下空间,提高效率降低成本等目标。

摘要： 一种钻井用旋转导向系统和旋转导向执行器，用于解决现有旋转导向工具液缸及活塞的数量被限制住和导向不易控制的问题。本发明的导向系统包括固定安装在钻挺(1)内的至少三个旋转导向执行器，所述的至少三个旋转导向执行器由下至上周向分布。本发明的旋转导向执行器包括液压执行模块、导线密封模块和用于控制流体进出活塞腔(27)的电磁阀模块；所述导线密封模块固定在密封盖(19)上并包括插接头(24)，导线通过插接头(24)与电磁阀模块密封连接。本发明在定向钻井施工中不仅能够对井身轨迹安全可靠的进行全方位连续精确自动控制，而且精确分度不受泥浆性能影响。

摘要： 本发明一种基于旋转导向的成像测井短节结构，包括纽扣电极总成、电阻率接收极板总成、电阻率接收天线总成和集成伽马成像探测器总成。纽扣电极总成、电阻率接收极板总成、电阻率接收天线总成按照自上而下的方式布置在电阻率发射天线总成下方；纽扣电极总成距离发射天线最近，由于纽扣电极接收面小，分辨率更高，能够得到井壁电阻率信号。电阻率接收极板总成能够测量稍远距离地层电阻率值，提前判断仪器距离储层边界信号。电阻率接收天线总成距离发射天线最远，电阻率接收距离更远，能够得到靠近钻头位置处电阻率信号，有利于前视地层评价和导向功能。本发明钻铤设计长度更短、测量参数更全、测量值距离钻头更近。

摘要： 一种钻井用旋转导向系统和旋转导向执行器，用于解决现有旋转导向工具液缸及活塞的数量被限制住和导向不易控制的问题。本发明的导向系统包括固定安装在钻挺(1)内的至少三个旋转导向执行器，所述的至少三个旋转导向执行器由下至上周向分布。本发明的旋转导向执行器包括液压执行模块、导线密封模块和用于控制流体进出活塞腔(27)的电磁阀模块；所述导线密封模块固定在密封盖(19)上并包括插接头(24)，导线通过插接头(24)与电磁阀模块密封连接。本发明在定向钻井施工中不仅能够对井身轨迹安全可靠的进行全方位连续精确自动控制，而且精确分度不受泥浆性能影响。

摘要： 本发明提供了一种辅助导向钻井钻杆及旋转导向钻井装置，属于钻井装置领域。辅助导向钻井钻杆包括：钻杆本体，钻杆本体上具有安装钻头的安装端，钻杆本体上靠近安装端部分设置有多个沿钻杆本体径向间隔分布的凹槽；伸出件，伸出件设置为多个，伸出件至少部分设置在凹槽的内部，伸出件和凹槽间隙配合，伸出件和凹槽一一对应；驱动件，驱动件的一端和钻杆本体连接，驱动件的另一端和伸出件连接，驱动件用于驱动伸出件靠近或者远离钻杆本体；气流通道，气流通道设置在钻杆本体的内部，气流通道上的出气口设置在凹槽的侧壁上。这种辅助导向钻井钻杆及旋转导向钻井装置可以提高辅助钻头进行转动，提高钻井的转动角度。

摘要： 本发明公开了一种旋转导向钻井系统的导向力测控装置及导向力标定方法，可以对旋转导向钻井系统的导向力进行测控和标定。本发明的旋转导向钻井系统的导向力测控装置，包括三翼测控盘、三个推力传感器、数据处理器以及安装推力传感器的固定螺杆，中空的三翼测控盘包含三个隆起的翼肋，所述旋转导向钻井系统的导向单元伸入三翼测控盘的中空结构中，三翼测控盘的三个翼肋分别对应导向单元的三个导向巴掌；每个翼肋上均安装有固定螺杆，每根固定螺杆位于三翼测控盘的中空结构中的部分上各安装有一个推力传感器；三个推力传感器的顶头一一对应地顶在导向单元的三个导向巴掌上。本发明可用于对旋转导向钻井系统的导向力进行测控和标定。

摘要： 本发明提供了一种辅助导向钻井钻杆及旋转导向钻井装置，属于钻井装置领域。辅助导向钻井钻杆包括：钻杆本体，钻杆本体上具有安装钻头的安装端，钻杆本体上靠近安装端部分设置有多个沿钻杆本体径向间隔分布的凹槽；伸出件，伸出件设置为多个，伸出件至少部分设置在凹槽的内部，伸出件和凹槽间隙配合，伸出件和凹槽一一对应；驱动件，驱动件的一端和钻杆本体连接，驱动件的另一端和伸出件连接，驱动件用于驱动伸出件靠近或者远离钻杆本体；气流通道，气流通道设置在钻杆本体的内部，气流通道上的出气口设置在凹槽的侧壁上。这种辅助导向钻井钻杆及旋转导向钻井装置可以提高辅助钻头进行转动，提高钻井的转动角度。

摘要： 本发明公开了一种旋转导向钻井系统的导向力测控装置及导向力标定方法，可以对旋转导向钻井系统的导向力进行测控和标定。本发明的旋转导向钻井系统的导向力测控装置，包括三翼测控盘、三个推力传感器、数据处理器以及安装推力传感器的固定螺杆，中空的三翼测控盘包含三个隆起的翼肋，所述旋转导向钻井系统的导向单元伸入三翼测控盘的中空结构中，三翼测控盘的三个翼肋分别对应导向单元的三个导向巴掌；每个翼肋上均安装有固定螺杆，每根固定螺杆位于三翼测控盘的中空结构中的部分上各安装有一个推力传感器；三个推力传感器的顶头一一对应地顶在导向单元的三个导向巴掌上。本发明可用于对旋转导向钻井系统的导向力进行测控和标定。

摘要： 本申请公开了一种推靠式旋转导向钻井系统和推靠式旋转导向垂直钻井系统及支撑翼肋，支撑翼肋包括翼肋基体和强化耐磨层，其中，强化耐磨层设于翼肋基体上，翼肋基体包括跟部、过渡部、支撑部、引导部和趾部五部分，其中，跟部、过渡部、支撑部、引导部和趾部沿翼肋基体的轴线方向依次设置，且至少支撑部和引导部上设有强化耐磨层。上述支撑翼肋通过在翼肋基体上增设强化耐磨层可以提高支撑翼肋的强度和耐磨性，这样一来，在钻井过程中，可以提升支撑翼肋与井壁的接触面强度和耐磨性，从而可以提高支撑翼肋的使用寿命，进而提高旋转导向钻井的造斜率，防止卡钻风险，以更好地满足旋转导向钻井系统高造斜率、高可靠性和长工作寿命的需求。

摘要： 本实用新型提供了一种辅助导向钻井钻杆及旋转导向钻井装置，属于钻井装置领域。辅助导向钻井钻杆包括：钻杆本体，钻杆本体上具有安装钻头的安装端，钻杆本体上靠近安装端部分设置有多个沿钻杆本体径向间隔分布的凹槽；伸出件，伸出件设置为多个，伸出件至少部分设置在凹槽的内部，伸出件和凹槽间隙配合，伸出件和凹槽一一对应；驱动件，驱动件的一端和钻杆本体连接，驱动件的另一端和伸出件连接，驱动件用于驱动伸出件靠近或者远离钻杆本体；气流通道，气流通道设置在钻杆本体的内部，气流通道上的出气口设置在凹槽的侧壁上。这种辅助导向钻井钻杆及旋转导向钻井装置可以提高辅助钻头进行转动，提高钻井的转动角度。

摘要： 本实用新型提供了一种辅助导向钻井钻杆及旋转导向钻井装置，属于钻井装置领域。辅助导向钻井钻杆包括：钻杆本体，钻杆本体上具有安装钻头的安装端，钻杆本体上靠近安装端部分设置有多个沿钻杆本体径向间隔分布的凹槽；伸出件，伸出件设置为多个，伸出件至少部分设置在凹槽的内部，伸出件和凹槽间隙配合，伸出件和凹槽一一对应；驱动件，驱动件的一端和钻杆本体连接，驱动件的另一端和伸出件连接，驱动件用于驱动伸出件靠近或者远离钻杆本体；气流通道，气流通道设置在钻杆本体的内部，气流通道上的出气口设置在凹槽的侧壁上。这种辅助导向钻井钻杆及旋转导向钻井装置可以提高辅助钻头进行转动，提高钻井的转动角度。