AutoTrack旋转导向工具现场应用分析

徐天文，杨　峰，赵建国

（中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院，四川德阳618000）

AutoTrack旋转导向工具现场应用分析

徐天文*，杨峰，赵建国

（中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院，四川德阳618000）

旋转导向钻井技术在国内外已经得到了广泛的运用，为了适应旋转导向钻井技术现场应用的需要，在简要介绍了旋转导向系统的分类及特点的基础上，详细分析了贝克休斯AutoTrack系列旋转导向工具在威页1HF井和永页1HF井的现场应用情况，并总结出了旋转导向工具现场应用的优缺点，最后提出了旋转导向工具现场应用的一些建议。

旋转导向；AutoTrack；威页1HF井；永页1HF井

1　概述

旋转导向钻井技术是井下导向工具根据地面指令在钻柱旋转状态下实现自动导向的一项钻井技术［2］，其结构主要包括导向装置、随钻测量装置、双向通讯及动力模块、地面监测系统［3］。目前旋转导向钻井技术因其施工井眼轨迹规则平滑、水平段延伸能力强等优势［4］，在国内外水平井、大位移井、丛式井油气开发中得到了广泛应用［1］。

2　AutoTrack旋转导向工具简介

AutoTrack是贝克休斯在垂直钻井系统ATKV的基础上设计研发出来的一种推靠式旋转导向工具，该系列工具共分为3种：eXpress、Curve和G3。

2.1AutoTrack eXpress工具

AutoTrack eXpress是贝克休斯应用最成熟旋转导向工具，理论造斜率24°/100m，近钻头井斜零长1.2m，伽马零长9.6m，井斜与方位零长10.8m。

2.2AutoTrack Curve工具

AutoTrack Curve是贝克休斯专为陆地设计的高造斜率旋转导向工具，理论造斜率45°/100m，近钻头井斜零长2m，伽马零长3.74m，井斜与方位零长6.81m。

2.3AutoTrack G3工具

AutoTrackG3是第三代旋转导向系统，可提供多相位电阻率、环空压力等测量服务，理论造斜率20°/100m，近钻头井斜零长1.2m，伽马零长5.54m，井斜与方位零长8.54m。

3　AutoTrack旋转导向工具的现场应用

目前四川威远区块、重庆永川区块正大力开发页岩气，已完钻的威页1HF和永页1HF两口井均在造斜段、水平段使用了贝克休斯的AutoTrack系列旋转导向工具。

3.1威页1HF井应用情况

威页1HF井从造斜段3610m（井斜60°）开始使用旋转导向工具直至水平段完钻（井深4788m，井斜89.63°），进尺1178m，平均机械钻速3.83m/h（具体时效数据见表1）。威页1HF井旋转导向工具入井5趟次，各趟次施工情况见表2。

表1　威页1HF井旋转导向施工时效数据

（1）从威页1HF井AutoTrack Curve和eXpress2种工具的单趟钻进尺来看，Curve工具稳定性强于eX-press工具。

（2）从2种型号钻头的平均机械钻速来看，DPD505S型号钻头在龙马溪组钻进的表现较好。

3.2永页1HF井应用情况

永页1HF井从造斜段3782.3m（井斜36°）开始使用旋转导向施工，使用的是贝克休斯AutoTrack Curve、eXpress和G3工具，进尺1644.49m，平均机械钻速3.11m（具体时效数据见表3）。

表2　威页1HF井旋转导向各趟次施工情况

表3　永页1HF井旋转导向施工时效数据

永页1HF井水平段使用了LWD+螺杆、Auto-Track旋转导向2种工具施工，具体施工情况见表4。

表4　永页1HF井各趟次施工情况

（1）施工井段4953～4996.4m全在五峰组里穿行，岩性为灰黑色灰质页岩，伽马值范围110～140API，井底憋跳、震动比其他所有趟次剧烈（超过50%的时间达6级以上震动），工具纯钻23h后失效。

（2）对比LWD+螺杆和旋转导向2种工具施工的平均机械钻速可以看出，旋转导向的平均机械钻速较低。

（3）对比LWD+螺杆和旋转导向2种工具施工的起钻原因可以看出旋转导向工具在水平段1100m后轨迹控制上的优势比较突出。

4　应用效果分析

分析旋转导向工具在威页1HF和永页1HF井的现场应用情况，对旋转导向施工优缺点有以下几点认识。

4.1施工井眼平滑

永页1HF井12次轨迹调整中井斜变化幅度较大，井斜-水平位移图上出现5个明显拐点（见图1）。威页1HF井轨迹也累计调整了8次。

从永页1HF井、威页1HF井旋转导向施工井段起下钻摩阻（上提摩阻100～140kN，下放120～180kN）、钻进时扭矩（8～15kN·m）和下套管摩阻（最大摩阻220～300kN）都处于正常范围来看，旋转导向工具施工的井眼轨迹较平滑。

4.2随钻伽马作用明显

图1　永页1HF井井斜-水平位移图

永页1HF井无三维地震资料，且二维地震构造解释精度低，施工过程中地质导向工程师通过元素录井与旋转导向随钻伽玛数据的对比分析，实时判断出地层及钻头纵向上与地层的相对位置，准确做出了12次轨迹调整，确保优质页岩钻遇率达到100%（如不进行调整，优质页岩钻遇率可能仅有20%）。

4.3旋转导向工具稳定性差

威页1HF井旋转导向工具入井5趟次，其中4趟是工具失效导致起钻。永页1HF井旋转导向工具入井11趟次，其中7趟是工具失效导致起钻。

从威页1HF井、永页1HF井旋转导向工具各趟次起钻原因统计可以看出引起工具失效的主要原因是井底震动过大和工具自身适应性原因。旋转导向工具的稳定性差是影响钻井周期的一个关键因素。

4.4相对常规动力钻具水平段机械钻速较低

威页1HF井、永页1HF井造斜段和水平段旋转导向和常规动力钻具的机械钻速见表5。

表5　旋转导向与常规动力钻具机械钻速对比

从表5可以看出，在造斜段钻进，旋转导向相比常规动力钻具平均机械钻速优势明显，分析原因是常规动力钻具滑动导向时钻具无法旋转，摩阻较大，机械钻速低。在水平段钻进，由于常规动力钻具复合钻进时转速（螺杆+转盘）比旋转导向钻进时高，平均机械钻速较高。

5　结论与建议

（1）旋转导向工具施工关键在于解决好旋转导向工具稳定性差和水平段平均机械钻速低这2个问题，建议：

①旋转导向工具配备马达，提高转速。

②旋转导向工具配备聚能减震器，降低井底震动对工具的伤害。

③缩短旋转导向工具内部元件的维修保养周期，提高工具稳定性。

④地质导向工程师合理调整轨迹，避免在震动剧烈的层位穿行。

（2）只分析了贝克休斯AutoTrack系列旋转导向工具在威页1HF和永页1HF井的现场应用情况，并没有对比分析其他公司的工具在同一区块或不同区块的应用，建议广泛对比其他公司旋转导向工具（比如斯伦贝谢的指向式旋转导向工具）的现场应用情况，以完善不同旋转导向工具在油气开发中的现场应用经验。

［1］肖仕红，梁政.旋转导向钻井技术发展现状及展望［J］.石油机械，2014，34（4）：66-69.

［2］李增科，赵哲.旋转导向钻井技术的应用与探讨［J］.江汉石油职工大学学报，2015，28（2）：26-27.

［3］雷静，杨甘生，梁涛.国内外旋转导向钻井系统导向原理［J］.探矿工程，2012，39（9）：53-58.

［4］李才良.旋转导向钻井技术及钻井工具应用研究［J］.石油矿场机械，2014，43（9）：69-73.

Analysis on the FieldApplication of AutoTrack Rotary Steering Tool

XU Tian-wen，YANG Feng，ZHAO Jian-guo
（Drilling Engineering Research Institute of Southwest Petroleum EngineeringCo.LtdofSINOPEC，DeyangSichuan618000，China）

Rotary steering drilling technology has been widely used at home and abroad.In order to adapt to the needs of the field application of rotary steering drilling technology，on the basis of the brief introduces of classification and characteristics of rotary steering system，explained the field application of AutoTrack series rotary steering tool of BakerHughes in well Weye1HF and well Yongye1HFand summarizes the advantages and disadvantages of the rotary steering tool application.Finally some suggestions on the field application of rotary steering tool are put forward.

rotary steering；Auto Track；Weye1HF Well；Yongye1 HF Well

TE242

A

1004-5716（2016）06-0011-03

2016-02-18

2016-03-11

徐天文（1986-），男（汉族），四川遂宁人，助理工程师，现从事钻井工程相关工作。