斯伦贝谢Power Drive

混合旋转导向系统可产生更高造斜率与更平滑的井眼每个钻井工程师都梦想在更短的时间内——理想的一趟钻内——排除起钻的必要，实现更复杂的井身剖面与更平滑、更连续的井眼。

但是，传统的PDMs （容积式井下马达）和RSS （旋转导向系统）在钻井过程存在局限性。

行业的挑战与需求例如井下马达，能产生可靠的、狗腿度很高的井身剖面。

但是，由于在旋转钻进和滑动钻进中能更换钻杆，导致机械钻速低，井眼扭曲，并增加了卡钻的危险。

另外，相比PDMs ，在高机械钻速下，完全旋转的RSS 能产生更平滑的井眼，减少50%的钻进时间。

但是，传统的RSS 造斜率范围为6-8deg/100ft ，并且钻遇软地层或者有夹层的薄岩层时。

造斜率更低，井径扩大。

为了得到高造斜率下的井身剖面，RSS 用于直井和分支井，但是在造斜点和着陆点之间必须使用马达。

该过程要求至少使用3套井底钻具组合以及多次起钻操作。

为了减少风险，节省钻进时间，降低费用，钻工更倾向于使用质量高并且带有PDM 造斜与旋转功能的RSS 。

为了满足钻进非常规页岩和高难度地层的要求，斯伦贝谢公司开发了驱动射手（PowerDrive Archer ）的高造斜率旋转导向系统（RSS ）。

在单趟下入中，该系图1通过提高井眼质量和减少扭曲，该系统减少了卡钻的风险，良好的部署了套管、滑套以及完井设备统仅靠马达就能预先形成井身剖面。

通过提高井眼质量和减少扭曲，该系统减少了卡钻的风险，良好的部署了套管、滑套以及完井设备（如图1）。

相比其它RSS 系统，在造斜前，该系统能够实现裸眼侧钻，并且钻进更深，最大限度的扩大油层的暴露面积，提高油气生产潜能。

描述发展与部署高造斜率RSS在导向控制上有突破。

RSS系统自1990年起开始使用,但是RSS系统不能在非常规页岩中产生造斜率范围为8-12deg/100ft的井身剖面。

由于页岩钻井的快速发展，自2007年，斯伦贝谢公司开始开发新型RSS系统解决造斜率的问题。

全球四大油服公司深水防砂的“独门秘诀”作者： R．ussell McCulley来源：《石油知识》 2016年第2期文l Russell McCulley编译l辜富洋海上作业成本、作业水深以及油藏复杂程度不断升高，为此，作业人员开始将控制措施逐步考虑进钻完井设计中。

一些油气服务公司也积极提出了一些应对措施，并提出这样的观点：长远来看防砂措施的前期投入将会节约更多的成本，尤其在深水井与海底完井作业中，这一点表现得更加突出。

世界四大油服公司——斯伦贝榭( Schlumberger PowerDrive)、威德福( Weatherford)、哈里伯顿（Halliburton GeoPilot）、贝克休斯( Baker Hughes)，在这些方面又有哪些“独门秘诀”呢？斯伦贝谢：可选择多通道砾石充填技术从实施角度来看，从储层钻井液的选用到通过多种方式开始投产的整个工作流程是必需进行的。

尤其是储层段的钻进与保护、砾石充填之前裸眼井段的顶替作业、砾石充填作业以及滤饼清除作业等都是完井的关键。

为了避免修井成本提高及上述情况的发生，斯伦贝谢研发出OptiPac可选择多通道砾石充填技术。

它包括滤砂器、分流管、特种流体与抽汲系统等，对各防砂层段的完井作业都进行了技术改进，以辅助全井段的完井作业。

例如：在裸眼完井当中，滤饼清除技术不仅仅在于砾石充填流体的配伍性和均匀清除滤饼的能力，而且还应与完井工具相配伍，控制腐蚀从而防止防砂措施的过早失效。

目前，在硬件方面，公司已经掌握了裸眼砾石充填完井作业中封隔多个层系的技术，现在正致力于解决在井下因长井段砾石充填导致泵压过高而引发的问题，如通过失重测量系统控制支撑剂浓度的砾石充填混合器等。

威德福：智能工具威德福公司认为造成出砂的最大元凶之一是出水，因此将防砂攻关工作主要集中于单趟多层防砂技术方面，并研发出一种流量控制装置：当水量达到临界值时，装置会自动发生反应并封隔特定的层段。

PowerV是一种旋转导向工具，可实现在旋转钻进中对井斜和方图5-11 PowerV简图位进行控制。

该工具应用泥浆驱动导向块作用于地层来控制井眼轨迹。

在钻井工程作业中，PowerV既可独立使用，也可与MWD/LWD联合使用，与地面实现实时传输功能。

PowerV主要有两个以下部分组成：1）电子控制部分：电子控制部分是一根无磁钻铤及固定在其内部轴承上的电子仪器组件组成，直接连接在机械导向部分上部。

控制部分可在钻铤内自由转动，当钻具组合随整个钻柱转动时，它可保持相对静止状态，将工具面摆在设计图5-12 内部结构图图5-12 内部结构图的方向上。

其控制功能通过以下组件实现：进行测量定位的内部传感器；电子扭矩仪。

2）机械导向部分：机械导向部分与控制部分通过一引鞋相连。

导向部分有三个导向/推力（Pad）组成。

它可以通过伸缩来作用于井壁实现变钻进方向的目的。

控制部分可以控制装在导向部分内的一个旋转阀，该旋转阀在导向部分中的相对位置决定那一个导向/推力块来作用于地层。

通过将控制部分控制在一个特定的角度上，当导向部分旋转时能使不同的导向/推力块来作用于同一个方向的地层上，这样就以图5-13导向/推力块图使钻进朝同一个固定方向进行。

PowerV下入井底钻进后，电子控制部分的内部传感器（磁力仪和重力加速仪等）测量到井斜和方位，与地表设定的设计工具面进行比较，然后通过引鞋（控制部分）及与之相连的控制导向轴（导向部分）控制旋转阀，决定那个导向/推力块在设计的方向伸出作用于井图5-14 旋转阀壁，实现对井眼轨迹的控制。

当PowerV起出井眼后，可以通过编程口下载出存储在控制部分内部存储器内的数据然后对数据进行详细分析，确定工具在井下的工作情况。

PowerV防斜打直机理PowerV在井下工作后，电子控制部分的内部传感器（磁力仪和重力加速仪等）测量到井底的井斜和方位，与设定的工具面（180度，重力低边）进行比较，控制引鞋的方向，使机械导向部分的三个导向/推力块在每个转动周期当转到上井壁（高边）时在泥浆液压作用下伸出，作用于上井壁，改变钻头作用方向，切削下井壁（低边），实现降斜的目的。

旋转导向钻井技术及Power-V导向系统介绍摘要：旋转导向钻井技术主要指井眼轨迹自动控制的闭环自动钻井技术，是20世纪90年代初期发展起来的一项钻井新技术，代表着当今国际钻井技术的最新发展方向，对超深井、超薄油层水平井、大位移井、分支水平井等轨迹控制具有独特效果。

本文分析了旋转导向钻井系统的技术特点，介绍了国内外旋转导向钻井系统的发展、应用情况。

并详细介绍了斯伦贝谢公司旋转导向系统Power-V的组成和工作原理。

1.概述所谓旋转导向钻井，是指钻柱在旋转钻进过程中实现过去只有传统泥浆马达才能实现的准确增斜、稳斜、降斜或者纠方位功能。

旋转导向钻井技术的核心是旋转导向钻井系统，如图1所示。

它主要由井下旋转自动导向钻井系统、地面监控系统和将上述2部分联系在一起的双向通讯技术3部分组成。

旋转导向钻井系统的核心是井下旋转导向工具，旋转导向钻井系统主要由以下几部分组成：①测量系统:包括近钻头井斜测量、地层评价测量，MWD/LWD随钻测量仪器等，用于监测井眼轨迹的井斜、方位及地层情况等基本参数。

②控制系统:接收测量系统的信息或对地面的控制指令进行处理，并根据预置的控制软件和程序，控制偏置导向机构的动作。

图1 旋转自动导向钻井系统功能框图2.旋转导向钻井技术的特点旋转导向钻井技术与传统的滑动导向方式相比有如下突出特点：①旋转导向代替了传统的滑动钻进：一方面大大提高了钻井速度，另一方面解决了滑动导向方式带来的诸如井身质量差、井眼净化效果差及极限位移限制等缺点，从而大大提高了钻井安全性，解决了大位移井的导向问题；②具有不必起下钻自动调整钻具导向性能的能力，大大提高了钻井效率和井眼轨迹控制的灵活性，可满足高难特殊工艺井的导向钻井需要；③具有井下闭环自动导向的能力，结合地质导向技术使用，使井眼轨迹控制精度大大提高。

旋转导向钻井技术的上述特点，使其可以大大提高油气开发能力和开发效率，降低钻井成本和开发成本，满足了油气勘探开发形势的需要。

【机械仪表】斯伦贝谢旋转导向系统 Power-V 简介1 Power-V 简介和应用范围Power-V是斯伦贝谢旋转导向系统PowerDrive家族中的一员。

所谓旋转导向系统，是指让钻柱在旋转钻进过程中实现过去只有传统泥浆马达才能实现的准确增斜、稳斜、降斜或者纠方位功能，但相对于泥浆马达，PowerDrive有非常明显的优点。

旋转导向系统广泛用于使用泥浆马达进行滑动钻进时比较困难的深井、大斜度井、大位移井、水平井、分枝井(包括鱼刺井)，以及易发生粘卡的情况。

2 旋转导向系统PowerDrive的优点⑴反映和降低了所钻井段的真正狗腿度，使井眼更加平滑。

用泥浆马达打30m井段，滑动钻进15m，转动钻进15m，井斜角增加4°，得到平均狗腿度4°/30m。

实际上，转钻15m井斜角几乎没有变化，这15m的实际狗腿度是零；而4°的井斜角变化是由滑钻15m产生的，这15m的实际狗腿度是8°/30m。

而用Power-V在同一设置下打出的每米都是同样均匀和平滑的，减少了井眼轨迹的不均匀度，从而减少了在起下钻和钻进过程中钻具实际所受的拉力和扭矩，减少了以后下套管和起下完井管串的难度。

⑵使用Power-V钻出的井径很规则。

使用传统泥浆马达在滑动井段的井径扩大很多，而转动井段的井径基本不扩大。

这种井径的忽大忽小是井下事故的隐患，也不利于固井时水泥量的计算。

⑶由于Power-V钻具组合中的所有部分都在不停的旋转，大大降低了卡钻的机会。

使用传统泥浆马达在滑动钻进时除钻头外，其它钻具始终贴在下井壁上，容易造成卡钻。

⑷在钻进过程中，由于Power-V组合中的所有钻具都在旋转，这有利于岩屑的搬移，大大减少了形成岩屑床的机会，从而更好的清洁井眼。

这对于大斜度井、大位移井、水平井意义很大。

⑸由于Power-V钻具组合一直在旋转，特别有利于水平井、大斜度井和3000m以下深井中钻压的传递，可以使用更高的钻压和转盘转速，有利于提高机械钻速。

贪吃蛇技术哪家强？国内外七大公司旋转导向技术盘点旋转导向钻井技术已经逐渐成为定向井、水平井钻井的主要工具，但主流技术依然以国外油服产品为主。

在多年持续攻关下，国产自主创新技术现已取得多项重大突破，国内外技术差距正在逐步缩小。

当前，油气勘探开发过程正面临的挑战日益严峻。

在资源品质劣质化、勘探目标多元化、开发对象复杂化等愈发恶劣的勘探开发大环境下，我国油气勘探开发领域正在由常规油气资源向“三低”、深层及超深层、深水及超深水等非常规资源拓展。

而作为油气资源勘探开发过程中的关键环节，现有的钻井技术在应对上述挑战时却略显勉强。

中石油经研院石油科技研究所总结出了“未来10年极具发展潜力的20项油气勘探开发新技术”（点击查看：颠覆传统！未来十年这些油气勘探开发新技术最具潜力），其中，“智能钻井技术”位列其中。

未来的智能钻井主要由智能钻机、智能导向钻井系统、现场智能控制平台、远程智能控制中心组成。

智能导向钻井系统主要利用随钻数据的实时获取、传输与处理，通过井下控制元件对钻进方向进行智能调控，从而提高钻井效率和储层钻遇率。

作为页岩气开发的“芯片”式技术，旋转导向钻井尚且年轻，但实际上从上世纪90年代起，国际各大油服公司便相继实现了旋转导向系统的现场应用。

经过20余年的技术发展，油服巨头均取得了阶段性进展，并形成了各自的核心技术体系（点击查看：五大油服的旋转导向系统大比拼）。

目前的主流旋转导向技术主要来自几大国际油服巨头，并基本形成了两大发展方向：一是以贝克休斯AutoTrak系统为代表的不旋转外筒式闭环自动导向钻井系统，这类系统以精确的轨迹控制和完善的地质导向技术为特点，适用于开发难度高的特殊油藏导向钻井作业；二是以斯伦贝谢PowerDrive系统为代表的全旋转自动导向钻井系统，这类系统以同样精确的轨迹控制和特有的位移延伸钻井能力为特点，适用于超深、边缘油藏的开发方案中的深井、大位移井的导向钻井作业。

01. 各大油服核心技术对比大宗商品价格暴跌给服务公司的定价和付款时间表带来了下行压力。

25旋转导向钻井系统（简称RSS）是指在钻具不停的旋转工况下，能够随时完成对井眼轨迹的调整。

由于旋转导向钻井技术能够很好的解决摩阻扭矩、井眼净化、位移延伸、轨迹控制等难点，所以，被称为钻井工业的一场革命创新。

上个世纪90年代，国际上多家石油服务公司分别研制了各自的旋转导向钻井系统。

目前，已经技术成熟并进行商业化应用的石油技术服务公司主要有：斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克、威德福等。

一、旋转导向钻井系统简介1.旋转导向钻井系统构成旋转导向钻井系统的组成如下图1所示。

其主要有图中所标注的四部分组成即地面监控系统、双向通讯系统、随钻测量系统、井下导向工具。

其中井下导向工具是旋转导向钻井系统的最重要组成部分，也是技术上的难点和核心。

旋转导向钻井系统的最主要特点是：旋转导向、实时监控、双向通讯等。

图1　旋转导向钻井系统组成示意图2.旋转导向钻井系统分类旋转导向钻井系统依据导向方式和原理可分为两种：推靠式和指向式。

这两种方式的工作机理都是依靠其各自的偏置机构偏置钻头或钻具，产生导向作用。

其中偏置机构依据工作方式划分为静态式和动态式。

静态偏置式是井下导向工具在旋转钻进中不与钻具一起旋转，而是稳定在某一设计方向上提供导向力；动态偏置式是井下导向工具在旋转钻进中与钻具一起旋转，导向工具在旋转时定时支出向某一设定方向提供导向力。

相对比而言，指向式系统具有造斜能力强、应用范围广等优势，能够满足各种复杂情况。

二、国外最新的旋转导向系统1.斯伦贝谢公司的PowerDrive系统斯伦贝谢初始的PowerDrive系统是全旋转导向，其井下导向工具具有三个支撑导向棱块。

当井下工具开始工作后，地面监控系统通过双向通讯系统向导向工具发送指令需要在某个方向导向时，导向工具每旋转一周三个导向棱块都在该方向的相反方向伸出一次，顶向井壁产生支撑力，使钻头偏向所需固定方向，导向棱块转离该方向后自动收回。

斯伦贝谢公司由最初研发的PowerDrive系列工具，后续发展了指向式的PowerDrive Xceed系列旋转导向工具，近期该公司又发布了新型高造斜率的指向式旋转导向工具（PowerDrive Archer）。

斯伦贝谢PowerDrive vorteX Max高动力RSS系统
朱丽华
【期刊名称】《钻采工艺》
【年(卷),期】2017(40)6
【摘要】PowerDrive vorteX Max高动力RSS为一款可最大程度降低卡钻风险
的全旋转导向系统,是PowerDrive RSS家族中的一员,整个家族都拥有一个完整的定向、井斜近钻头传感器包,可精密布井,单独产生动力进行井下3D导向和控制。

在任何钻井环境下,PowerDrive RSS都能传递出精确布井所需的动力,钻出高质量
井眼,达到最高钻井效率。

PowerDrive vorteX Max RSS是唯一一款全旋转RSS,
动力强,ROP高,井下钻进效率高,定向控制强。

【总页数】1页(P116-116)
【关键词】旋转导向系统;vorteX;RSS;钻井效率;定向控制;钻进效率;传感器;ROP 【作者】朱丽华
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TE243
【相关文献】
1.斯伦贝谢推出小井眼高造斜率旋转导向系统 [J], 张瑜（编译）;
2.2010年世界石油十四项大奖——哈里伯顿公司的PowerReach系统、油田救助、贝克休斯公司的流量控制系统、斯伦贝谢公司的Ocean软件开发构架…… [J], 朱
桂清; 李万平
3.斯伦贝谢研制成功无线动力驱动旋转导向系统 [J],
4.斯伦贝谢公司PowerDrive Orbit*钻进导向系统 [J], 肖圣;李总南
5.斯伦贝谢推出最新超高温PowerDrive ICE旋转导向系统 [J], 朱丽华
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