1、旋轉導向鉆井技術旋轉導向鉆井技術 報告人：李洋前沿鉆井技術 隨著現代科學技術的發展，高效破巖技術出現了一些新的發展趨勢。現在廣泛應用的高效破巖技術高壓水射流破巖技術、欠平衡鉆井破巖技術、旋沖鉆井破巖技術。 逐漸成熟的前沿破巖技術粒子沖擊破巖技術、激光鉆井破巖技術、電子束破巖技術、等離子體破巖技術。自動化鉆井階段的關鍵技術自動化鉆井通訊網絡電子鉆柱智能鉆井信息軟件智能站旋鉆導向閉環鉆井地質導向鉆井 地質 地理 環境惡劣自動化裝備電驅鉆機頂驅智能鐵鉆工井架機械手井控自動送鉆無級變速密閉循環鉆桿接卸管理系統特殊工藝井復雜結構井超深井、深井海洋深水鉆井神經網絡控制器 神經控制器：控制器在實施控制系統中

2、起著大腦的作用，神經網絡具有自學習和自適應的等智能特點，非常適合做控制器。對于復雜的非線性系統，神經控制器所能達到的控制效果往往明顯好于常規控制器。 神經網絡的應用已經滲透到自動化控制領域的各個方面，包括系統辨識、系統控制、優化算法以及控制系統的故障診斷與容錯控制等。地質導向鉆井地質導向鉆井向向“智智” 的方向發展（的方向發展（地質導向鉆井地質導向鉆井）概念概念:地質導向鉆井就是在鉆井過程中通過隨鉆測量多種地質和工程參數,對所鉆地層的地質參數進行實時評價和對比，根據評價對比結果而調整控制井眼軌跡，使之命中最佳地質目標并在其中有效延伸。 優點優點:使現場人員根據地質目標情況有效地控制井眼軌跡的走

3、向，回避風險，從整體上提高油田勘探開發的總體效果。旋轉導向鉆井技術信息傳輸流程旋轉導向鉆井技術信息傳輸流程圖圖信 息 智 能 處 理綜 合 決 策 系 統上 行 信 息傳 輸 通 道M W D信 息 短 程 通 訊地 面 信 息 發 生 器下 行 信 息傳 輸 通 道井 下井 下 控 制 器導 向 執 行 機 構信 息 處 理 中 心井 眼 幾 何參 數 傳 感 器地 面 信 息記 錄 顯 示 由旋轉導向鉆井工具中的井眼幾何參數傳感器測得旋轉鉆井條件下近鉆頭處的井斜角、方位角和工具面角等參數，并通過短程通訊元件將上述參數傳輸到隨鉆測量儀，再繼續由隨鉆測量儀的上傳通道將數據傳輸到地面。根據實鉆井

4、眼與設計井眼的相對位置的偏差，通過信息智能處理綜合決策系統來調整鉆頭走向，即改變工具面角參數，并將決策代碼通過泥漿泵排量載波下傳到井下信息處理中心進行指令接收、識別、解釋和處理，從而通過井下控制器調整穩定平臺的控制軸，實施工具面角的調整、改變導向執行機構推靠井壁的方向，從而實現鉆柱在連續旋轉狀態下的三維導向 幾何參數-傳感器-通訊元件-隨鉆測量儀-上傳通道-地面-信息處理中心-調整鉆頭（下面介紹）原理示意圖旋轉導向鉆井旋轉導向鉆井 國際上己成功商業化的旋轉導向鉆井系統大部分屬于指向式，指向式導向系統己經成為未來旋轉導向鉆井技術的發展趨勢。其優點:在于該類系統的導向機構全部安置在鉆柱內部，不與井

5、壁直接接觸，因此導向效果不受地層不完整或井眼擴徑的影響，特別是在松軟地層中鉆進效果要比推靠式好，能鉆出更規則的井眼，可以更好地保障井下安全;而推靠式則會出現井眼螺旋化、擴徑等問題。但是，由于指向式系統是通過偏置心軸來實現導向的，心軸及其相關偏置機構的可靠性、壽命等問題就直接決定了此類系統的工作性能。目前，大口徑的指向式導向技術己趨于成熟，但如何在保證良好導向性能的前提下，實現小口徑導向鉆進將是未來發展的一個方向。旋轉旋轉導向鉆井技術導向鉆井技術旋轉旋轉導向鉆井導向鉆井 在復雜斷塊在復雜斷塊油藏、隱蔽油藏、油藏、隱蔽油藏、薄油藏和老油田薄油藏和老油田長期開采剩余的長期開采剩余的邊底水構造油藏邊底

6、水構造油藏等復雜油氣藏大等復雜油氣藏大有用武之地有用武之地隨鉆測量系統地質導向軟件系統曲線對比和模型修正旋轉旋轉導向鉆井技術導向鉆井技術旋轉旋轉導向鉆井導向鉆井（閉環鉆井閉環鉆井）開環鉆井開環鉆井井下半閉環鉆井井下半閉環鉆井井下閉環鉆井井下閉環鉆井全閉環鉆井全閉環鉆井閉環控制系統的組成和基本環節1-給定環節；2-比較環節；3-校正環節；4-放大環節；5-執行機構；6-被控對象；7-檢測裝置旋轉旋轉導向鉆井技術導向鉆井技術旋轉旋轉導向鉆井導向鉆井 閉環鉆井，即全部鉆井過程依靠閉環鉆井，即全部鉆井過程依靠傳感器測量多種參數，依靠計算機傳感器測量多種參數，依靠計算機獲取數據，并進行解釋和發出指令，獲

7、取數據，并進行解釋和發出指令，最后由自動設備來執行，使鉆井過最后由自動設備來執行，使鉆井過程變成一種無人操作的自動控制過程變成一種無人操作的自動控制過程。其明顯的優點是非正常鉆井時程。其明顯的優點是非正常鉆井時間和體力勞動大大減少，井眼軌跡間和體力勞動大大減少，井眼軌跡控制更加精確，既可嚴格按照預定控制更加精確，既可嚴格按照預定軌跡鉆進，也可完全根據地下情況軌跡鉆進，也可完全根據地下情況鉆進。鉆進。導向機構導向機構 右圖是一種偏置外推指向式旋轉導向系統，用于提供偏置導向力。當驅動心軸旋轉時，液壓測控系統控制液壓油進入預定偏置執行機構活塞液壓腔中，活塞被支出。產生的偏置合力將不旋轉外筒在該合力方向推出，在井壁的反作用力作用下，推動心軸套筒，將驅動心軸壓彎，從而帶動鉆頭傾斜，產生導向作用。旋轉導向鉆井系統原理圖旋轉導向鉆井系統原理圖鉆 桿鉆 鋌 扶 正 器M W D 系 統上 渦 輪 發 電 機電 子 倉下 渦 輪 發 電 機 上 盤 閥 及 其 控 制 軸下 盤 閥驅 動 柱 塞 巴 掌 泥 漿