旋转导向钻井系统解析.ppt

图示为钻井液液力能传递通道，高压钻井液通过由高强度螺纹连接的钻杆内管路传递到井底马达，从钻杆与井壁间隙间流回，同时起冲洗井底和带走钻落岩屑的作用。 * 钻进过程的水力学路径是个封闭的体系如图3.15，由电动机或柴油机1驱动钻井泵2往井内压送钻井液，通过软管、钻杆内的钻井液柱供给孔底动力机7，回液冷却并润滑钻头8，并沿管外空间将钻出的岩屑带出，流入泥浆过滤系统后再次流入钻井泵，形成钻井液流动循环路径。 * 井底钻具主要由（）组成，具体组成主要由工程目的和地质条件决定。 * 钻井效率由（）决定，下面介绍有关这些因素的井底钻井工具： * 各类钻头的设计主要在岩石抗抽强度远小于搞压强度的原则上，根据不同的岩石力学性质设计。 * * 定向钻进系统 旋转导向钻进系统 Rotary steering system 主讲人：离蒙遁 交流内容 1.定向钻进简介 2.定向钻进系统组成 3.涡轮钻具原理及结构 4.螺杆钻具原理及结构 5.定向钻进系统应用 6.煤矿瓦斯抽放治理 1.定向钻进简介 定义： 定向钻进技术是指利用钻孔自然弯曲规律或采用人工造斜工具，使钻孔按照设计要求进行延伸钻到预定目标的一种钻进方法。 定向钻进应用 科学钻探钻井取心 油气探采 瓦斯治理 市政建设 定向钻进是集测量、控制、钻井、机械、地质等学科于一体的科学钻进技术，可大幅提高传统钻进的质量与效益。 2.定向钻进系统组成 钻掘系统 掘进任务 钻杆 动力头 钻掘执行机构 随钻测量仪 钻杆拆缷装置 轨迹控制器 钻头 测斜器 井底动力 造斜器 井上设备 井底钻具 信息流、能量流 孔内钻具 钻杆 孔底马达 中程增矩 钻杆 井上可移动回转动力头 液压系统 水力 电力 液压 浅底钻进 深孔钻进 水平定向钻 井底动力钻进 能量流传动方式 液力能传递方式 空心钻杆 高压钻井液通道 钻杆与井壁间隙 钻井液回流通道 冲洗井底 带走岩屑 液力能传递方式 井底钻具组成 井底钻具组成 1-钻头；2-传动总成；3-井底马达；4-旋转导向装置；5-液动冲击锤；6-钻铤柱； 7-钻杆；8-稳定器；9-高强度螺纹接头；10-旋转接头；11-方钻杆；12-高压钻井液管 钻井效率决定因素 Drilling process efficiency-钻井过程效率 钻遇地层特征 Formations-地层 Temperature-温度 Drilling problems-井下复杂 使用钻头类型 Rock-牙轮钻头 PDC-PDC钻头 Impregnated-孕镶钻头 Power of pumping facility-泵功率 RPM-转速 Operating load-作业负荷 钻头 名目 钻头类型 钻头名称 牙轮钻头（Rock） PDC钻头 （Polycrystalline diamond compact） 孕鑲PDC钻头 （impregnated） 取心钻头 （core bit） 图片示例 破岩机理 透用岩层 冲击破岩 压碎破岩 剪切破碎 软中硬 各类岩层 软岩层：室犁 硬岩层：剪切 软中岩层 用途越来越广 微切削原理 研磨性地层 硬、极硬地层 微切削原理 硬质岩层取心钻进 牙轮钻头 牙轮钻头单锥牙轮在井底破岩面上作纯滚动 将钻杆的主旋转运动转为牙轮齿的冲击岩石运动。 三牙轮钻头上的各排齿相互啮合，能有效而不重复地全面破碎井底岩石并防止齿槽泥包。 PDC钻头 钻头 1）剪切破岩，破岩耗能低； 2）PDC复合片具有超高的硬 度、耐磨性和自锐性； 3）PDC钻头为无活动部件，工作可靠。 剪切破岩机理 金刚石微粉硬质合金基体复合晶片 孕鑲PDC钻头 （impregnated） 钻头 扭力自平衡式钻头 岩土对钻头的反作用力在钻头上自平衡，省去锚固装置并改善钻杆的受力。 钻头钻进部分为多节，分别为一到两段的切削节、推进节和钻尖破碎节组成，相邻两节转动方向相反，图中的方案为三节顺时针两节逆时针（往钻进方向看），由于结合冲击破岩、切削破岩和水力破岩，钻头的破岩效率和破岩速度将有较大提高。 钻杆及稳定器 为了减小钻杆受孔壁摩擦阻力，一般将钻杆制成比钻孔直径小些，钻杆表面不与孔壁直接接触，而是通过直径与孔径接近大小的稳定器支承在钻出的孔内，以防止垂直于孔轴线的侧向力使钻杆过度弯曲。钻杆稳定器对两段较长距离钻杆起隔离作用，改善各自的受力条件 钻杆稳定器 钻杆弯曲 为多点脉动式驱动器的受力情况，蠕动式脉动单点驱动器利用摩擦副自锁原理，驱动器前方向的钻杆向驱动器施加扭矩和推力时，驱动器与孔壁的螺旋摩擦副不自锁，螺副摩擦副发生相对滑动，驱动器克服阻力向前相对蠕动，而驱动器后方的钻杆向驱动器施加推