劉丁丁

摘要：近幾年來我國油氣行業(yè)的發(fā)展取得了非常豐碩的成果，在鉆井技術(shù)方面的研究也越來越深刻。旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)是當(dāng)前整個鉆井領(lǐng)域具有一定技術(shù)先進(jìn)性的自動化鉆井技術(shù)，在大量的實踐應(yīng)用中表明，針對水平井、大斜度井實施鉆井施工的過程中充分應(yīng)用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井施工作業(yè)效率的全面提升，有效控制鉆井施工作業(yè)成本，而且整個作業(yè)過程具有較高的安全性和穩(wěn)定性，本文主要針對旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的實踐應(yīng)用及研究進(jìn)展進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù);鉆井施工;研究進(jìn)展

引言

在油氣資源的勘探開發(fā)過程中鉆井技術(shù)發(fā)揮著不可替代的作用，只有在鉆井技術(shù)要求得到充分滿足的情況下，可能有效提升油氣資源的勘探開發(fā)效率，實現(xiàn)油氣井產(chǎn)能的有效提升。在當(dāng)前的鉆井作業(yè)施工中，對井眼軌跡的要求越來越苛刻，在此情形下，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)實現(xiàn)了普及應(yīng)用。

1 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

1.1總體方案分析

在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展改進(jìn)后，目前已經(jīng)基本具備了井下測量以及井眼軌跡控制等兩項重要的功能[1]。在原有的MWD井眼參數(shù)測量基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增加了針對環(huán)空壓力、鉆井壓力以及鉆具扭矩等相關(guān)參數(shù)的測量，在井下工具與地面控制部分之間通過設(shè)立良好的信號通道實現(xiàn)了單元數(shù)據(jù)的有效連通。另外，在整個旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)中可控偏心穩(wěn)定器同樣發(fā)揮出了重要的作用，其可以實現(xiàn)對井眼軌跡參數(shù)的有效控制，而且在當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)中充分應(yīng)用了液壓推動偏心穩(wěn)定器伸縮翼肋，這樣就有效改善了傳統(tǒng)鉆井模式下的井斜以及定位狀況。該鉆井系統(tǒng)中針對兩個單元之間的信息通道通常情況下采取的都是RS232總線形式進(jìn)行連接，通過地面計算機(jī)等處理設(shè)備來實現(xiàn)井下生產(chǎn)作業(yè)數(shù)據(jù)的采集，并對井下工具查相應(yīng)的執(zhí)行指令，當(dāng)井下采集的數(shù)據(jù)實現(xiàn)上傳后，通過相應(yīng)的解碼方式能夠?qū)⑵溥€原成井眼、環(huán)空壓力、工程等測量參數(shù)[2]。此外，充分利用RS232總線還能夠?qū)⒔?jīng)過編碼的井眼控制指令傳達(dá)到井下作業(yè)工具上，在此基礎(chǔ)上通過井下工具執(zhí)行具體指令就能夠?qū)崿F(xiàn)對井眼軌跡的有效控制。

1.2旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)關(guān)鍵部件及單元測試

在整個旋轉(zhuǎn)鉆井導(dǎo)向工具系統(tǒng)中，所有的工具單元必須要經(jīng)過嚴(yán)格的測試，而且還要針對各個工具單元在鉆井模擬實驗室中進(jìn)行嚴(yán)格的模擬實驗，在相關(guān)實驗中，通過設(shè)置120r/min的鉆機(jī)轉(zhuǎn)速條件進(jìn)行連續(xù)測試，井下鉆井工具在所有的三個翼肋伸出后達(dá)到了穩(wěn)定運行狀態(tài)。在嚴(yán)格的完成實驗室模擬測試后，還必須要進(jìn)行鉆井實驗，在大量的鉆井實驗中表明，旋轉(zhuǎn)鉆井工具系統(tǒng)完全能夠符合當(dāng)前油氣田勘探開發(fā)的相關(guān)指標(biāo)要求，并充分具備了實際鉆探開發(fā)的整體水平。

2.典型井下閉環(huán)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具

在當(dāng)前油氣田勘探開發(fā)過程中調(diào)制式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具應(yīng)用比較廣泛，該鉆進(jìn)工具屬于一種推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具，該鉆井工具在實際應(yīng)用過程中鉆柱與井壁之間嚴(yán)格的來講并沒有靜止點，在整個鉆井施工過程中就能夠很好的發(fā)揮出旋轉(zhuǎn)鉆井的具體特征。在整個鉆井工具系統(tǒng)中穩(wěn)定平臺能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)的導(dǎo)向力大小以及導(dǎo)向方向進(jìn)行有效控制，如果在實際作業(yè)過程中需要的導(dǎo)向力比較大，穩(wěn)定平臺就會通過旋轉(zhuǎn)來帶動上盤閥運動，這樣就能夠為鉆井作業(yè)提供更大的導(dǎo)向力，在此過程中，鉆井工具上的每一個“巴掌”會沿著旋轉(zhuǎn)方向?qū)谶M(jìn)行拍打，在拍打過程中所形成的合力實際上就是整個導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在井壁上形成的作用力，而利用該作用力的反向力就能夠在鉆柱上形成有效的導(dǎo)向力;如果在實際鉆井作業(yè)過程中如果不需要導(dǎo)向力，就可以通過穩(wěn)定平臺的作用，讓上盤閥與鉆柱之間保持不同步的轉(zhuǎn)動，這樣“巴掌”在拍打井壁的 時候形成的合力就為0，此時導(dǎo)向工具實際的工作狀態(tài)為中性。

3.新型指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具

在大量的鉆井實踐中表明，通過被新型指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的應(yīng)用能夠有效提升鉆井過程中的井斜以及方向的控制，而且也能夠有效延長工具實際的使用壽命。該鉆井工具主要有水力偏置系統(tǒng)、樞軸穩(wěn)定器、MWD總成和鉆柱穩(wěn)定器幾個主要組成部分。該鉆井工具系統(tǒng)中水力偏置系統(tǒng)以及樞軸穩(wěn)定器是兩個非常核心的部件，水力偏置系統(tǒng)在整個系統(tǒng)中屬于一個相對比較特殊的“穩(wěn)定器”，而樞軸穩(wěn)定器主要是利用不銹鋼材料進(jìn)行制作，并通過四個螺旋形刀鋒翼肋進(jìn)行連接。通常情況下，在正常實施鉆井作業(yè)過程中，MWD總成在采集到井斜以及具體的方位數(shù)據(jù)信號后將其傳輸?shù)秸麄€控制電路中，并充分利用螺線型電導(dǎo)管將相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)诫娮玉R達(dá)中，隨后，電子馬達(dá)會將接收到的數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)椒派錉钏ζ孟到y(tǒng)中[3]。在此狀態(tài)下，鉆柱工具系統(tǒng)中的翼肋就會伸出來，與井壁進(jìn)行接觸。這樣轉(zhuǎn)頭就會在翼肋以及鉆頭穩(wěn)定器支點的共同作用下形成一個偏角。然后充分利用偏心環(huán)將中心軸固定出一個指定方向的偏置，在此情況下就能讓鉆頭沿著固定的方向進(jìn)行運動，從而實現(xiàn)的對井斜以及方位的及時糾正。在實際鉆井過程中，鉆頭實際產(chǎn)生的偏移角度不僅可以實現(xiàn)及時的調(diào)整，而且也能夠?qū)崿F(xiàn)對鉆桿扭矩以及鉆壓的及時傳遞。

4.新型指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具發(fā)展趨勢

隨著當(dāng)前鉆井技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來的新型指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具研究會主要從以下幾個方向開展。首先是針對鉆井工具系統(tǒng)中的中心軸三維結(jié)構(gòu)力學(xué)進(jìn)行深入研究，并通過三維模型的建立來實現(xiàn)對中心軸強(qiáng)度以及剛度的動態(tài)分析;其次是通過建立三維仿真模型對鉆井工具偏置結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能進(jìn)行深入研究;最后是實現(xiàn)對新型指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具系統(tǒng)應(yīng)用過程中的鉆頭配伍性進(jìn)行優(yōu)選。

5.結(jié)束語

總而言之，在當(dāng)前油氣田勘探開發(fā)規(guī)模不斷擴(kuò)大的前提下，對鉆井技術(shù)的應(yīng)用和研究在不斷深入，作為一種具備較強(qiáng)先進(jìn)性的鉆井技術(shù)，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)在實踐應(yīng)用過程中極大的提升了鉆井作業(yè)施工效率，實現(xiàn)了鉆井施工作業(yè)成本的有效控制，其必然會是未來鉆井技術(shù)主要的研究內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

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[3]肖仕紅，梁政.旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].石油機(jī)械，2006（04）：66-70.