旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)

    旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)(RSS)是在鉆柱旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時，隨鉆實時完成導(dǎo)向功能的一種導(dǎo)向式鉆井系統(tǒng)，是20世紀(jì)90年代以來定向鉆井技術(shù)的重大變革。RSS鉆進(jìn)時具有摩阻與扭阻小、鉆速高、成本低、建井周期短、井眼軌跡平滑、易調(diào)控并可延長水平段長度等特點(diǎn)，被認(rèn)為是現(xiàn)代導(dǎo)向鉆井技術(shù)的發(fā)展方向。

　　在RSS出現(xiàn)以前，多采用由泥漿馬達(dá)驅(qū)動的滑動導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)實施導(dǎo)向鉆井。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是在鉆井過程中鉆柱不旋轉(zhuǎn)，而是沿井壁軸向滑動，并通過滑動導(dǎo)向工具改變井眼的井斜角和方位角，從而控制井眼軌跡。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)與滑動導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)相比，具有鉆速快、井眼質(zhì)量高、降低壓差卡鉆風(fēng)險、可清潔井眼等優(yōu)點(diǎn)。

　　旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)按其導(dǎo)向方式可分為推靠鉆頭式(Push the Bit)和指向鉆頭式(Point the Bit)兩種系統(tǒng)。下面將通過對市場上最新型RSS系統(tǒng)的介紹，展示旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的進(jìn)展。

　　1. AutoTrak X-treme系統(tǒng)

　　AutoTrak X-treme系統(tǒng)是由井下鉆井馬達(dá)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)。其最大的優(yōu)勢是將普通轉(zhuǎn)盤式RSS最高250rpm的轉(zhuǎn)速提高到400rpm。該系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)閉環(huán)導(dǎo)向系統(tǒng)Auto Trac和高效鉆井馬達(dá)X-treme組合而成。其特殊設(shè)計的模塊化結(jié)構(gòu)可以允許BHA持續(xù)高速旋轉(zhuǎn)，而X-treme馬達(dá)的設(shè)計也解決了導(dǎo)向數(shù)據(jù)通過馬達(dá)傳輸?shù)膯栴}，真正實現(xiàn)了精確、實時的近鉆頭導(dǎo)向。

　　2. Revolution RSS

　　Revolution旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)是一種“指向”式的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，導(dǎo)向的主要組件為不可旋轉(zhuǎn)的套筒穩(wěn)定器、近鉆頭旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定器和旋轉(zhuǎn)傳動軸(drive shaft)。地面導(dǎo)航設(shè)施接收到泥漿脈沖傳輸?shù)腖WD信號后確定偏移方向和偏移角度，使傳動軸產(chǎn)生偏移。傳動軸在套筒穩(wěn)定器中運(yùn)轉(zhuǎn)，將扭矩和載荷傳遞至鉆頭，“指引”鉆頭向既定方向前進(jìn)。近鉆頭旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定器起到支點(diǎn)的作用。

　　3. 3D旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)——Pathfinder RSS

　　Pathfinder 3D旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)實現(xiàn)了在沖蝕井眼中的定向鉆進(jìn)。一般的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具依靠與井壁的直接接觸來施加導(dǎo)向力，或者通過這種接觸來維持導(dǎo)向部件的穩(wěn)定。Pathfinder RSS采用特殊設(shè)計的導(dǎo)向墊塊最多可以伸長1in，使121/4in的井眼工具在13in的井眼中仍能與井壁接觸。

　　4. PowerDrive系統(tǒng)

　　PowerDrive旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)是通過高速旋轉(zhuǎn)同時導(dǎo)向來進(jìn)行鉆進(jìn)的，然而高速旋轉(zhuǎn)下的定位比較困難。斯倫貝謝公司的PowerDrive采用了在RSS內(nèi)部安裝不旋轉(zhuǎn)組件的方法解決該問題，因其外部鉆桿始終處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)而大大提高了鉆速。“讓每個接觸井壁的部分都在轉(zhuǎn)動”的思想是斯倫貝謝旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的核心，也是優(yōu)于其它RSS系統(tǒng)的根本。