推靠式旋转导向系统液压油抽真空装置的研制

2020-06-15付月永高庭正郭鹏辉段忠毅

设备管理与维修 2020年11期

付月永，高庭正，张猛，王威，郭鹏辉，段忠毅

（中国石油集团渤海钻探工程公司，天津 300280）

0 引言

目前页岩气是一种重要的非常规天然气资源，具有清洁、高效、储存丰富等优点，已经逐渐成为我国天然气产业的核心增长点。页岩气以游离、吸附和溶解的方式赋存于有机质页岩中，不稳定性大、开采难度高，而旋转导向钻井系统有效提高了页岩气的开采效率。从20 世纪80 年代后期，国际上开始研究旋转导向钻井系统[1]，近年来，国内对该系统的研究也日趋成熟。

1 旋转导向系统

1.1 系统优点

旋转导向系统是目前最先进的定向工具，钻柱在进行旋进工作的时候，随钻对其钻进工作能做到实时导向，非常适合于特殊油藏的超深井、高难度定向井、水平井、大位移井和水平分支井等[2-3]。该系统具有摩阻与扭矩小，井眼净化效果好，位移延伸能力强，井眼轨迹平滑易调控等优点，克服了滑动导向系统的不足，被誉为定向钻井技术的一场革命。

1.2 系统分类

系统按其导向方式分为两种，推靠式旋转导向系统（Push the Bit）和指向式旋转导向系统（Point the Bit）[4]。

推靠式旋转导向系统的特点:钻头侧向攻击性能强，准确快速地调节井眼轨迹，在软地层和小钻压条件下，侧向力大，造斜率高。但是旋转导向钻出的井眼狗腿大，轨迹波动大，不平滑。目前国内对推靠式工作方式研究较多[5-6]。

指向式旋转导向系统的特点:能钻出较平滑的井眼，摩阻和扭矩较小，可以使用较大的钻压，机械钻速较高，有助于发挥钻头的性能，钻头及其轴承承受的侧向载荷较小，极限位移增加。但是造斜率较低[7]。

2 推靠式旋转导向液压油抽真空装置

2.1 装置原理

在推靠式旋转导向系统中，液压系统作为重要组成部分，内置一个微型泵，用来给活塞提供液压油，使活塞上下活动，从而实现导向作用。如果液压油抽真空不彻底，仍然含有少量气泡，会影响液压系统中微型泵的工作效率，延长活塞的伸出时间，降低导向工具的造斜能力。同时，液压油还起到了平衡压力的作用，如果液压油中含有气泡，随着井深的增加，温度不断增加，气泡持续膨胀，影响系统的压力平衡和工具的稳定性。因此，需要一种能对液压油抽真空的装置。

一般推靠式旋转导向系统液压油抽真空装置较为简单，在抽真空过程中，由于油品中气泡较小，普遍存在抽真空不彻底、时间长和充油速度慢的问题。为解决此问题，特开展推靠式旋转导向系统液压油抽真空装置的研究。

2.2 装置结构

面对资料少、难度大等困难，集合专家和技术骨干，认真分析存在的问题，不断优化设计方案，耐心收集技术数据，确保工具的准确性、先进性，经过严谨的测试验证后，研制出一种液压油抽真空装置（图1）。

整个装置固定在移动工作台上，使用起来灵活方便。表1 为推靠式旋转导向液压油抽真空装置的方案设计和作用。

2.3 装置流程

图1 液压油抽真空装置结构

表1 液压油抽真空装置连接

推靠式旋转导向液压油抽真空装置在使用时，分为以下5 步:①首先将液压油倒入到塑料容器内，盖上塑料密封盖，并仔细检查是否密封；②把出油阀门和进气阀门都打到关闭状态，打开真空泵的电源开关，进行抽真空；③打开磁力搅拌器的电源开关，调节磁力搅拌棒的转动速度，用以加速抽真空作业，缩短抽真空时间（抽真空作业时，真空泵上面的出气孔会有气体抽出）；④当真空泵达到最大量程后，再保持一段时间；⑤关闭磁力搅拌器，关闭真空泵，打开进气阀门，使空气进入塑料容器内，当内外压力达到平衡后，可以打开出油阀门，进行旋转导向工具注油操作。

使用新型的液压油抽真空装置，可以很方便快捷地对液压油进行抽真空去气泡操作，从而降低了气泡对工作的影响。