现代钻井的先进工具：旋转式闭合回路钻井系统.docx

第20卷第4期1999年12月新温石油科技信鲁·89·

89-9

SandroPoli等

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现代钻井的先进工具——旋转式闭合回路钻井系统

E921-03

翻译：徐广飞王六新(新疆石油局钻井公司定向井公司)

校对：金鹏林(新疆石油局钻井工艺研究院)捕要

旋转式闭合回路钻井系统(RCLS)能够在大位移深水平井或多底井及高温高压环境下使用.另外，由于避免了滑动钻井状态，在很多常规的定向钻井中使用也获益非浅。在旋转钻进时，RCLS用作定向井井眼轨迹自动控制；它带有可变径的稳定器，作用在井壁上产生侧向力；靠液压驱动，电子控制.除导向套筒外，其它部件均处在旋转状态.不管有无井下马达，RCLS均可以控制井眼轨迹。有些部件，如液压部件、电子器件、井下和地面的通讯系统在1994~1995年问曾在现场试验过。整套系统是在1995年末到1996年初在苏格兰的Montrose进行现场试验的，用来比较在给定的参数下，RCLS钻井和定向的能力，试验证明了其主要功能的有效性。

制

(闭合回路钻井系统)钻井工具控制系统。油井

采

简介

在钻深的大斜度定向井或大位移水平井时需要使用定向控制系统，在这方面，带有井下马达的导向系统有很多优点，但也存在不足之处，其中一个缺点是导向钻进时要变为滑动钻进方式，这与旋转钻进相比无疑延长了钻井时间；另一个缺点是MWD或井下马达承受的最高温度是125℃。

自1993年中期，Agip和BakerHushes开发了如下的钻井技术。最初目的是开发意大利的高温高压超深水平井(超过6000m),早期的主要努力方向是对导向马达和MWD改进，使其能够在185～200℃条件下正常工作。

在对这些工具进行调查时发现，主要问题是常规的可导向马达以滑动方式钻进时在水平段摩阻和扭矩增大，并且岩屑携带困难。与旋转钻进相比，可导向马达的上述缺点是明显的。另外，可导向马达在水平段进行控制井眼轨迹操作时需要特别注意，因为扭方位是靠调整转盘面来实现的，产生的摩擦阻力可能会妨碍弯曲的井底马达的摆动。RCLS技术能够克服上述缺点，并且还有其它优点。

维普资讯hup:/

·90·新器石油科技信名1999年12月

工具性能

定向井的可导向马达利用偏斜角原理进行定向钻井，以滑动方式钻进时，形成的是弯曲段；在地面旋转钻进时，钻具钻的是直井段部分。这种工具需要司钻连续控制井眼轨迹。当定向钻进时，整个钻具及井下马达都处于滑动状态，摩阻很大，会降低钻进速度，对大位移井来说，摩阻最终会降低能够到达的井眼长度。

新的定向井钻井工具系统采用可变导向原理(见图1)。在旋转钻进时可改变钻进

稳定牺/MWD动力马达窍接失稳定器站头图1RCLS系统与导向马达比较图动力马达可选》可变径

稳定牺/MWD动力马达

窍接失稳定器

站头

图1RCLS系统与导向马达比较图

动力马达可选》

可变径稳定器

1.设备要求

带有导向马达的定向井导向系统，在钻长井段的定向井时，确实存在很多不利因素，主要是摩阻、井眼净化、卡钻、定向操作等问题。使用常规钻井设备，水平井的水平段长度限制了导向能力。

以下列出了对深井定向钻井系统最起码的技术要求：

(1)能够在旋转钻进时改变井眼的方向：

(2)优选井下马达，提高钻进效率；

(3)能够提供标准的全尺寸的定向钻井测量方法；

(4)在井下测量数据的基础上，不提出工具，在地面可以及时地改变井眼方向；

(5)模块式结构，易于在其它钻具组合上使用；

(6)能够在温度超过150℃的深井中使用，在正常旋转钻进时可以进行定方位操作而不影响正常钻进作业；

(7)能够及时调整导向钻具的弯曲角度，提高井眼轨迹质量。

新的定向井钻井系统可以通过减少钻井时间来提高钻井效率，还能够改善井眼轨

迹质量。

2.旋转式闭合回路钻井系统(RCLS)的主要

特点

RCLS由一个带有3个可变径的扶正块但不能转动的套筒组成，里边是能够使钻头转动的轴。改变作用在变径扶正块上的液压力，进而改变扶正块对井壁的作用力，可以改变井眼轨迹。这个套筒是靠在井壁上的，并且具有近钻头的井斜测量仪和其它液压或电子装置，用来控制扶正块(见图2)。

非磁性稳定器

非磁性稳定器

地层评价接头

非础柔性热头

不旋转套筒

钻头

可变径稳定器

上都稳定器

田2RCLS井下系统示意图

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