旋轉導向鉆井技術

    旋轉導向系統(RSS)是在鉆柱旋轉鉆進時，隨鉆實時完成導向功能的一種導向式鉆井系統，是20世紀90年代以來定向鉆井技術的重大變革。RSS鉆進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、易調控并可延長水平段長度等特點，被認為是現代導向鉆井技術的發展方向。

　　在RSS出現以前，多采用由泥漿馬達驅動的滑動導向鉆井系統實施導向鉆井。該系統的特點是在鉆井過程中鉆柱不旋轉，而是沿井壁軸向滑動，并通過滑動導向工具改變井眼的井斜角和方位角，從而控制井眼軌跡。旋轉導向系統與滑動導向鉆井系統相比，具有鉆速快、井眼質量高、降低壓差卡鉆風險、可清潔井眼等優點。

　　旋轉導向系統按其導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。下面將通過對市場上最新型RSS系統的介紹，展示旋轉導向鉆井技術的進展。

　　1. AutoTrak X-treme系統

　　AutoTrak X-treme系統是由井下鉆井馬達驅動的旋轉導向系統。其最大的優勢是將普通轉盤式RSS最高250rpm的轉速提高到400rpm。該系統由旋轉閉環導向系統Auto Trac和高效鉆井馬達X-treme組合而成。其特殊設計的模塊化結構可以允許BHA持續高速旋轉，而X-treme馬達的設計也解決了導向數據通過馬達傳輸的問題，真正實現了精確、實時的近鉆頭導向。

　　2. Revolution RSS

　　Revolution旋轉導向系統是一種“指向”式的旋轉導向系統，導向的主要組件為不可旋轉的套筒穩定器、近鉆頭旋轉穩定器和旋轉傳動軸(drive shaft)。地面導航設施接收到泥漿脈沖傳輸的LWD信號后確定偏移方向和偏移角度，使傳動軸產生偏移。傳動軸在套筒穩定器中運轉，將扭矩和載荷傳遞至鉆頭，“指引”鉆頭向既定方向前進。近鉆頭旋轉穩定器起到支點的作用。

　　3. 3D旋轉導向系統——Pathfinder RSS

　　Pathfinder 3D旋轉導向系統實現了在沖蝕井眼中的定向鉆進。一般的旋轉導向工具依靠與井壁的直接接觸來施加導向力，或者通過這種接觸來維持導向部件的穩定。Pathfinder RSS采用特殊設計的導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

　　PowerDrive旋轉導向系統是通過高速旋轉同時導向來進行鉆進的，然而高速旋轉下的定位比較困難。斯倫貝謝公司的PowerDrive采用了在RSS內部安裝不旋轉組件的方法解決該問題，因其外部鉆桿始終處于旋轉狀態而大大提高了鉆速。“讓每個接觸井壁的部分都在轉動”的思想是斯倫貝謝旋轉導向系統的核心，也是優于其它RSS系統的根本。