第7讲 旋转导向系统和地质导向钻井简介

第一章地质导向钻井技术介绍随着油田勘探开发程度提高和生产的需要，寻找可供继续开采的大规模整装油田难度加大，原先被认为没有工业开采价值的小油层、断块油层、薄油层和老油田衰竭剩余油藏等油藏的重新开发利用，逐渐引起了各国石油公司的高度重视。

由于上述油藏地质构造复，常规的直井、定向井和水平井钻井技术和普通的测量仪器无法引导井身轨迹准确的穿越储层。

为了满足生产的需要，提高施工效益，经过不断的探索和发展，在普通定向井和水平井钻井技术基础上，逐步形成了导向钻井技术、地质导向钻井技术、旋转导向钻井技术。

随着计算机应用领域的不断扩展，人们又研制出了可用计算机系统对钻井施工进行全方位控制的闭环钻井技术，但该技术目前还只是处于实验阶段，离现场应用还有很大的距离。

在此主要介绍地质导向钻井技术的发展过程、导向钻井技术、地质导向钻井技术。

第一节地质导向钻井技术的发展过程地质导向钻井技术的发展是随着钻井技术、井下工具、井下仪器、其它配套技术的发展和地质评价的需要而发展的。

一、水平井钻井技术的发展随着技术的发展和人们观念的变化，钻井工业从最初的以开采地下石油资源为主要目的逐步向以追求经济效益为主要目的发展。

在钻井过程中，人们越来越认识到，普通的直井、定向井穿透的油层面积有限，同一油层如果要实现大规模的完全开采，需要钻大量的井眼，投资大，效益低，如图1-1-1所示。

如何利用同一井眼穿透更多的油层、扩大井身与储层的接触面积来改变储层的流动条件、以最小的投资获取最优厚的回报成了人们最为关注的问题。

直井定向井水平井图1-1 直井、定向井和水平井穿透油层面积示意图为此各国石油公司都进行了积极的尝试。

前苏联是进行水平井钻井技术研究、开发最早的国家之一，并且在1950钻成了世界上第一口水平井。

此后他们在水平井钻井设备、测量技术和理论研究等方面作了很大的努力，并成功钻成了43口水平井。

70年代末，加拿大皇家石油有限公司和Texaco公司加拿大分公司也进行了几次水平井钻井尝试。

浅谈威远构造地质导向与旋转导向四川威远是国家级页岩气资源开发区之一，页岩气水平井钻井是一个系统的施工作业，其中地质导向与旋转导向起着引导与实施对井眼轨迹的精确控制，探讨实钻中地质导向与旋转导向技术特点及多见的页岩卡钻和旋转导向工具无信号的问题，进一步提高钻井质量、效率和地质目标达标率。

标签：威远构造；地质导向；旋转导向1 区块介绍威远地区页岩气三维区块内地面地腹构造格局一致，构造简单，西北高东南低，轴线近东西向，龙马溪组优质页岩段发育在底部，井段为2534.00～2574.00m，厚度40.00m，最优储层位置为龙马溪组最底部，厚度6.00m[1]。

根据威远区块完钻井资料分析，钻进过程中钻遇漏层主要发生于表层和茅口组，超压层主要发生于长兴组、茅口组、栖霞组和龙马溪组部分井段，雷口坡组、嘉陵江组含有石膏层，但厚度较薄，沙溪庙组、凉高山组、自流井组、须家河组、飞仙关组、龙潭组和龙马溪组具有厚层泥岩、页岩，易发生垮塌。

2 地质导向与旋转导向技术概述一口水平井的鉆井实施，包括录井、导向、钻井、定向、钻井液等相关专业紧密结合在一起的系统施工。

在水平井钻井施工过程中地质导向技术起到指导作用，就好比指挥官，其根据多项资料及旋转导向随钻测量的参数，及时跟踪钻头钻进的地层位置情况，不断的修正深度和对井斜度数的控制，指导井眼轨迹顺利着陆后横穿最佳储层的走向，以保证实现开发地质目的；旋转导向熟悉工具工作性能，执行地质导向指令，及时调整井眼轨迹，在较高的应变能力下对井眼轨迹实行精度较高的连续控制。

旋转导向的钻井轨迹比常规井下马达导向钻具组合钻出的井眼更加规则、光滑，性能优越以减少起下钻次数，具有较快较稳的施工水平和边滑动边旋转的特点，对应地质导向的指令有指哪里打哪里的强大优势。

地质导向和旋转导向同时接手着陆井段，旋转导向在地质导向的指令下完成带随钻测量的定向井施工，完成造斜段和水平段作业。

地质导向利用邻井储层特征、厚度对比、地震资料与本井导向前实钻资料综合分析，准确预测入靶垂深，建立初始地质导向模型，考虑定向设备能力、井下安全等因素制定详细的着陆点方案和水平段控制措施，向现场施工方技术交底。

探讨石油定向井钻井中的旋转导向技术引言石油勘探和开采是一个复杂的工程，需要使用各种技术和装备来完成。

在石油勘探中，常常需要通过钻井来获取地下石油资源。

而对于特定地质情况下，需要进行钻井方向的控制，这就需要使用定向井钻井技术。

而在定向井钻井中，旋转导向技术是一种常用的技术手段。

本文将探讨石油定向井钻井中的旋转导向技术，包括其原理、应用以及发展趋势。

一、旋转导向技术的原理旋转导向技术是一种通过控制钻头旋转来改变钻井方向的技术手段。

在传统的定向井钻井中，通过改变钻头的倾角和方向来实现钻井方向的控制，而旋转导向技术则是通过控制钻头的旋转速度和方向来实现对钻井方向的控制。

旋转导向技术的实现原理主要依靠两个方面的因素：一是地下方向控制装置，二是地面控制系统。

地下方向控制装置主要包括传感器、激光测距装置等，用于实时监测井眼的方向和位置；而地面控制系统主要包括控制台、计算机系统等，用于接收、处理并下达指令。

在实际应用中，通过地下方向控制装置获取井眼方向和位置的数据，然后传输到地面控制系统中进行分析和处理，最终下达控制钻头旋转方向和速度的指令，从而实现对钻井方向的控制。

旋转导向技术在石油定向井钻井中具有广泛的应用。

它可以用于在地质构造复杂的地区，如地层倾角大、构造复杂的地区中，实现对钻井方向的控制。

它可以用于在水平井和超长水平井的钻井中，实现对钻井方向的精确控制。

它还可以用于在特定地质条件下，如高压地层、薄弱地层等条件下的钻井中，实现对钻井方向的安全控制。

通过旋转导向技术，可以实现对井眼方向和位置的实时监测和控制，从而大大提高了钻井作业的效率和安全性。

尤其是在复杂地质条件下的钻井作业中，旋转导向技术更是发挥了重要作用。

随着石油勘探和开采技术的不断发展，对定向井钻井技术的需求也在不断增加。

旋转导向技术作为定向井钻井技术的重要组成部分，其发展也受到了广泛的关注。

未来，随着地下方向控制装置和地面控制系统的技术不断进步，旋转导向技术将更加精确和可靠。

旋转导向系统介绍一、概述随着科学技术的发展，石油钻井的勘探仪器的信息化、自动化有了长远的进步，从20世纪80年代后期，在国际上开始研究旋转导向钻井技术，到90年代初期多家公司形成了商业化技术并最终实现了信息化和自动化钻井，旋转导向钻井技术作为目前发展的前沿钻井技术之一，代表着世界钻井技术发展的最高水平。

旋转导向钻井技术可以自动、灵活地调整井斜和方位，大大提高钻井速度和钻井安全性，精确控制井眼轨迹，完全适合目前开发特殊油藏的超深井、高难定向井、水平井、大位移井、智能井等特殊工艺井导向钻井的需要，极大的降低了石油勘探、钻井的成本。

目前该项技术主要被斯伦贝谢、贝克休斯和哈里伯顿公司所垄断，而国内旋转钻井技术仅处于初级阶段，未实现商业化。

二、系统组成1-固定钻铤 2-悬挂脉冲器 3-电池短节 4-测斜探管 5-无磁钻铤 6-无线接收短节7-无线发射短节 8-转换接头 9-旋转导向工具 10-钻头旋转导向钻井系统实质上是一个井下闭环变径稳定器与测量传输仪器（MWD/LWD）联合组成的工具系统。

同时配有地面—井下双向通讯系统，可根据井下传来的数据，在不起钻的情况下从地面发出指令改变井眼轨迹。

旋转自动导向闭环钻井系统包括由井下导向工具、MWD系统、地面监控系统组成，实现了全井闭环控制的双向通讯。

1. 井下导向工具导向工具采用推靠式，外壳不旋转，三个支腿(支撑力不低于2.5t)可独立控制；导向工具采用涡轮发电机供电(功率400-500W)，发电机的交流电进行整流后，一部分为导向工具主控电路供电，另一部分再逆变为交流电通过无线方式传输到外壳中的执行电路；导向工具需要计算自身井斜及高边，以便控制支腿，停泵再开泵后，各支腿恢复到停泵前的状态；导向工具通过无线发射短节及无线接收短节向MWD系统索取仪器的方位信息后，根据地面指令调整三个支腿的收缩状态以实现导向功能。

2. MWD系统MWD系统通过脉冲器将测斜数据上传的同时，需要根据井下导向工具要求将导向信息同时上传到地面，并为井下导向工具提供仪器的方位参数以便于导向工具调整支腿状态。

旋转导向钻井技术介绍引言近十几年来，水平井、大位移井、多分支井等复杂结构井和“海油陆采”的迅速发展。

为了节约开发成本和提高石油产量，对那些受地理位置限制或开发后期的油田，通常通过开发深井、超深井、大位移井和长距离水平井来实现，进而造成复杂结构的井不断增多。

目前通行的滑动钻井技术已经不能满足现代钻井的需要。

于是，自20世纪80年代后期，国际上开始加强对旋转导向钻井技术的研究；到90年代初期，旋转导向钻井技术已呈现商业化。

国外钻井实践证明，在水平井、大位移井、大斜度井、三维多目标井中推广应用旋转导向钻井技术，既提高了钻井速度，也减少了钻井事故，从而降低了钻井成本。

旋转导向钻井技术是现代导向钻井技术的发展方向。

旋转导向钻井技术旋转导向钻井法是在用转盘旋转钻柱钻井时随钻实时完成导向功能。

钻进时的摩阻与扭阻小、钻速高、钻头进尺多、钻井时效高、建井周期短、井身轨迹平滑易调控。

此外，其极限井深可达15 km，钻井成本低。

旋转导向钻井技术的核心是旋转自动导向钻井统，如图1所示。

它主要由地面监控系统、地面与井下双向传输通讯系统和井下旋转自动导向钻井系统3部分组成。

1、地面监控系统旋转导向钻井系统的地面监控系统包括信号接收和传输子系统及地面计算存储分析模拟系统，有的还具有智能决策支持系统。

旋转导向钻井系统的主要功能通过闭环信息流监视并随钻调控井身轨迹，其关键技术是从地面发送到井下的下行控制指令系统。

2、地面与井下双向传输通讯系统目前已提出的信号传输方式有4种，即钻井液脉冲、绝缘导线、电磁波和声波。

通过比较分析，笔者发现这4种传输方式各有优缺点和应用局限，如表1所示。

3、井下旋转自动导向钻井系统井下旋转自动导向钻井系统是旋转自动导向系统的核心，它主要由3部分构成，即测量系统、导向机构、CPU和控制系统。

（1）测量系统测量系统主要用于监测井眼轨迹的井斜、方位及地层情况等基本参数，使钻井过程中井下地质参数、钻井参数和井眼参数能够实时测量、传输、分析和控制。

旋转导向钻井系统发展概述旋转导向钻井系统（Rotary Steerable Systems，RSS）是一种钻井技术，通过在钻井过程中不依靠旋转钻头，而是通过推动钻井工具本身的方式来实现钻进方向的调整。

旋转导向钻井系统的发展历程可以分为以下几个阶段。

第一阶段是早期试验阶段。

20世纪初，人们开始尝试使用下铣头来改变钻井方向。

然而，由于技术限制和钻井工具的不稳定性，这种尝试并没有得到广泛应用。

20世纪50年代，美国科罗拉多州的一家石油公司开始使用一个旋转导向钻头，成功地用于在海上进行导向钻井。

这是旋转导向钻井系统的雏形。

第二阶段是旋转导向钻井系统的商业化阶段。

20世纪80年代和90年代，随着石油行业的发展，对更高效、更准确的钻井技术的需求不断增加。

为了满足这一需求，多家公司开始研发和推出旋转导向钻井系统。

这些系统通过在钻井过程中控制钻具的导向来实现钻井方向的调整，从而提高了钻井效率和准确性。

第三阶段是技术的不断进步阶段。

随着对旋转导向钻井系统的需求不断增加，各个公司积极投入研发工作，不断改进旋转导向钻井系统的性能和可靠性。

例如，改进了钻井工具的设计和材料，提高了系统的可靠性和耐用性；开发了新的导向控制技术，提高了钻井方向的准确性；引入了新的测井技术，提供了更多的钻井参数和地层信息。

这些技术的不断改进和创新，使得旋转导向钻井系统在石油勘探和开采中得到了广泛应用。

第四阶段是多元化应用阶段。

旋转导向钻井系统不仅可以用于传统的油气勘探和开采，还可以应用于其他领域。

例如，可以用于地下水勘探和开采、地热能开发等。

此外，由于旋转导向钻井系统可以准确控制钻井方向，使得更高质量的水井和地下基础工程可以得到更好的施工和管理。

总结来看，旋转导向钻井系统经历了试验、商业化、技术进步和多元化应用等阶段的发展。

随着技术的不断进步和应用范围的扩大，旋转导向钻井系统将在石油和其他领域中发挥更重要的作用。

探讨石油定向井钻井中的旋转导向技术石油定向井钻井是一种在地下目标层中定向开采各种石油资源的工程技术。

它通常用于解决传统直井钻井难以达到的开采效果。

旋转导向技术是定向井钻井中的一种重要技术手段，它能够帮助油田工程师在地下多层地层中进行精准定向，实现精准钻井和开发。

本文将探讨石油定向井钻井中的旋转导向技术，介绍其原理、应用和发展趋势。

一、旋转导向技术的原理旋转导向技术是指通过旋转钻杆和导向工具来改变钻杆的方向，调整井眼轨迹，以实现井眼的定向目标。

其原理是通过在钻井时实时监测井下情况，根据目标地层的方位和倾角，不断调整钻井方向，使钻井井眼在地下目标层中垂直或斜向打入，实现精准定向。

旋转导向技术通常采用陀螺仪、磁定向仪等导向装置来实现对井眼方向的监测和调整。

通过这些导向装置采集的地下方向信息，再经过数据处理和计算，以指导钻井作业人员进行井眼调整，从而实现精确定向。

旋转导向技术主要应用于地层复杂、地质构造繁杂、油气分布不均匀的油气田。

通过旋转导向技术，工程师可以在井眼设计中考虑地质构造和地层分布的复杂性，实现在地下不同地层中进行有效定向，并解决传统直井难以达到的开采效果。

这种技术在增强油气田开发效果、提高产量、降低成本和减少井数方面有着重要作用。

旋转导向技术还广泛应用于水平井和水平段井的钻井中。

通过旋转导向技术，工程师可以实现水平井、S形井等复杂井眼的精确定向，从而实现地下储层的有效开采。

这种技术在提高井眼质量、提高井底定向效果、提高完井质量等方面具有重要作用。

随着油气勘探开发技术的不断进步和油气田开采难度的不断增加，旋转导向技术也在不断发展和完善。

未来，旋转导向技术将朝着更高精度、更高效率、更智能化的方向发展。

随着导向装置和测量技术的不断进步，旋转导向技术将实现更高精度的定向。

通过采用更精密的导向设备和更先进的数据处理技术，可以实现对井眼方向的更准确监测和调整，从而实现更精确的定向目标。

随着自动化技术的不断发展，旋转导向技术将实现更高效率的应用。