定向井专用工具介绍分析.ppt

引言 随着科学技术的高速发展，特别是计算机技术的应用和发展，使自动化控制技术变得简单和实用，钻井技术也已经逐步向着自动化方向发展。垂直钻井技术已经达到了井下闭环控制阶段，基本实现了自动化钻井。三维控制的定向井、水平井还没有完全实现闭环控制钻井。 第三部分、旋转导向工具的发展简介 定向井公司 袁俊国 自动化钻井主要可分为两种方式，即大闭环控制方式和井下闭环控制方式。 第三部分、旋转导向工具的发展简介 定向井公司 袁俊国 第三部分、旋转导向工具的发展简介 定向井公司 袁俊国 浅释 就两种控制方式对比，井下闭环控制应该更简单和更准确，人们也是正向着这方向发展；但是井下闭环控制的井下工具研制技术也是比较困难的。 如果加入地质参数测量和卫星数据实时传输，基地建立油井地球物理模型，就可实现自动化地质导向钻井。 第三部分、旋转导向工具的发展简介 定向井公司 袁俊国 组织机构 第三部分、旋转导向工具的发展简介 定向井公司 袁俊国 一、导向钻井井下控制理论与技术的发展 近年来旋转导向钻井技术的发展，使钻井向着自动化方向迈进。理论的研究促进了技术的发展，技术的发展带动了理论的进一步研究。井眼轨迹控制技术包括井眼轨迹设计技术、测控技术、井下工具研究制造技术和破岩技术等。其理论基础包括：测量基础理论，轨迹设计与测量计算理论，轨迹预测理论，误差计算理论，钻具力学理论和控制理论等。 定向井公司 袁俊国 第三部分、旋转导向工具的发展简介 国内外井下控制技术的发展 随着测量技术的发展，特别是可靠的MWD随钻测量系统的应用和PDC钻头的出现，各种导向螺杆钻具（单弯、双弯、异向双弯等）相继出现，钻成了大批的水平井、套管开窗水平井（中曲率半径水平井、小曲率半径水平井），以及大位移井和分支井等高难度定向井。连续控制轨迹的导向钻井技术诞生了。显然，螺杆钻具在这里起到了决定性的作用。这一阶段的导向技术被称作滑动导向钻井技术。 第三部分、旋转导向工具的发展简介 定向井公司 袁俊国 由于特殊工艺井的大量出现，特别是大位移延伸井（ERD）的应用，摩阻、扭矩问题制约了水平位移的进一步延伸，滑动导向技术显得无能为力了。所以旋转导向钻井系统诞生了。人们进行了长期的研究，开始推出了遥控可变径稳定器（AGS、Tracks等），近年又推出了井下闭环钻井系统和旋转导向钻井工具及其系统（如Auto track和Power Drive和Geo-pilot等）及地质导向钻井系统。定向井钻井技术正在向自动化、智能化钻井阶段发展。 第三部分、旋转导向工具的发展简介 定向井公司 袁俊国 井眼轨迹控制理论 井眼轨迹控制技术所要研究的对象是一个多目标的、具有多种干扰因素的复杂系统。在钻井工程发展初期，该系统堪称是黑色系统。随着多方面理论的研究（包括BHA分析、岩石力学研究、地层作用分析、钻头分析等），在一定程度上提示了该系统内某些参数之间的相互联系与作用机理，增加了系统透明度。就目前的认识水平来看，该系统尚属灰色系统。 第三部分、旋转导向工具的发展简介 定向井公司 袁俊国 如果一个控制系统不受外界的随机干扰而只受输入的控制，则称此系统为确定性控制系统。 如果最优控制u*(t)是系统X(t)的反馈控制，则称此控制为闭环控制。 若系统的输出量对系统的控制作用没有影响，不管当时系统处于什么状态，控制规律都按控制函数u(t)执行，这种控制方式称为开环控制。 控制的概念 第三部分、旋转导向工具的发展简介 定向井公司 袁俊国 影响井眼轨迹控制的主要因素 1、底部钻具组合。 BHA的类型（滑动导向或旋转导向的工具）、结构（钻头类型，稳定器个数、直径，各跨长度、刚度等等）。 2、底部已钻井眼的几何形状（井眼的方向、空间位置以及井眼直径等）。 3、钻井工艺参数（钻压、转速、排量、泵压以及