探讨石油定向钻井的旋转导向技术

张达 高阳阳 胡林 翟利平

（航天深拓（北京）科技有限公司，北京 100176）

1.钻井旋转导向技术的工作原理

旋转导向钻井主要由地面监测系统、钻具和随钻测量系统组成。每个系统负责不同的应用功能。地面监测系统的任务是监测和控制定向井的剖面设计、导向和定向钻井的建模。钻具系统包括非磁性模块稳定器、导向装置和双向通信模块，是旋转导向钻井的关键部件。钻井过程中的测量系统传感器主要负责通过旋转密度计和动压模块等工具检测钻头在钻井环境中的应用状态。导向装置是旋转导向钻具的重要部分，其主要功能是根据表面和功率进行导向钻削，由设备负责随时下载路由指令，可以配备导向装置。转向装置传感器模块是重要的组成部分，多频电阻提供基本的钻井参数，一些导向装置还会配备磁流量计，其功能是计算井的方位角。还提供了正压脉冲发生器和涡轮发电装置，用于为转向装置的双向电源和通信模块供电。建立最适合油田实际工程的水力输运模型，油管柱摩擦力矩和延伸极限预测模型，指导钻井方案设计，提高井筒稳定性。合理水力振荡器减摩工具，还可以有效降低钻柱的摩擦力矩，避免井下复杂工况。钻大直径井时，钻屑输送困难，由于井眼长，在井底产生钻屑。直接影响钻井和电力勘探作业，严重时可能导致井下事故。岩屑床的长度和扣型与钻杆相同，直接插入钻孔工具中，不会产生额外的扭矩。可以有效地减少蹩泵现象，提高其实际的工作效率，并且需要保证钻孔过程并确保连续性。同时，还可有效去除孔底的岩屑床，增加钻屑返回量，确保井清洁，降低循环效密度并有助于提高工作效率。该工具的性能远优于常规钻杆，可确保井下作业安全。水力振荡器是通过轴向振荡克服钻柱与井壁之间的摩擦阻力，适用于复合钻孔作业，解决了背压问题，可以使大位移井中的电机与液压振荡器一起使用，可有效降低定向背压，提高机械钻速，降低钻井成本，并具有良好的控制效果。

2.旋转导向技术在定向钻井中的优势与问题

2.1 旋转导向技术增强轨迹控制能力

自第一次定向钻探开发以来，石油技术的发展历时半个多世纪。在旋转导向技术之前，使用旋转和滑动钻孔，虽然指导生产，但缺点也很明显。这两种技术对钻头都没有很好的控制，主要原因是速度和转向能力很差。旋转导向技术，弥补了前两项技术的弱点，特别是在转向能力和轨迹控制方面。为了弥补传统技术应用中的不足，在实际钻井作业中可以准确捕捉轨迹控制，提高了生产能力，保证相关机器的正常运行。

2.2 推动了环保和石油钻井产业的不断升级

旋转导向技术的应用，大大提高轨道控制能力，其产生的效益还体现在保护环境和促进石油工业现代化的基础上。具体表现是提高了钻井速度，由于该技术的应用提高了钻井速度，有效地提高了钻井工作作业效率，提高生产能力和作业稳定性。从降低能耗、确保钻头磨损和降低成本等方面的改进可见其具有重要的应用优势，还有有助于保护环境。旋转导向技术促进了石油钻井工业技术的改进，从而大大缩短了开采工作周期，对整个开采工作过程有促进作用，是通过旋转技术促进工业改进过程[1]。

3.石油定向钻井的旋转导向技术较易出现的问题

3.1 定向仪问题

定向仪在采用旋转导向技术的定向钻井中至关重要，对测量精度发挥着重要的作用。在实际钻井作业中，如果定向仪表出现偏差，将佳佳引发现场的生产事故，导致无法准确达到最测油目标。使用定向仪进行测量时，现场的生产效率将大大提高，可以确保操作人员的工作流程准确无误。当定向仪出现故障时，生产计划无法执行，测量结果的精度降低，大大降低了实际的生产效率。因此，必须高度重视定向仪的问题。并在逐步实施过程中改进，促进石油生产的健康发展[2]。

3.2 轨迹控制问题

石油定向钻井工作是一个漫长的过程，旋转导向控制技术对于钻井中的路径控制非常重要，对钻井质量有着重大影响。定向井轨迹控制采用堆积控制技术。虽然该技术应用广泛，具有高效安全的应用特点，但在特定的钻井中，测量结果和实际结果会有误差。如果钻孔路径与实际路径的有误差，会影响整体的测量结果。在此基础上，钻井成本将增加，从而降低了相关单位的经济效益[3]。

4.旋转导向技术在未来定向钻井中的应用

4.1 断层油藏的应用

由于断裂带的地质，目前的技术无法提取大量石油，但在未来将具有丰富的应用价值。由于旋转定向技术的卓越性，对于此类复杂的断层非常有用。针对复杂地质区域，可及时调整回转导向技术，可以进行分析再利用，提升技术的应用优势。旋转转向技术对于未来断层沉积非常有用，虽然这项技术经历了创新，但它的适应性比其他技术更有优势[4]。

4.2 在边际油田的应用

对于边际油田的开采，由于其开发和使用不足，开发者对其关注度不高，主要原因是边际油田处于偏远的地理位置，对于运输一些大型设备存在一定的困难。旋转导向技术可以避免这个问题，它可以根据油田的情况进行调整，以保证油田的充分开发利用。在未来边缘油田的开发中，主要的技术是旋转技术，因为它可以规模化，将决定在未来石油开发中的应用地位。

4.3 进一步降低能耗和成本

旋转导向技术的发展具有一定的应用优势，在节约能耗和施工成本上更为突出。与过去投资高、难度大的技术相比，旋转导向技术具有诸多的应用优势。解决高投资和一些难以开采的油田工作。这项技术的使用提高了生产产量，对于投资的压力也得到了改善。由于这项技术的改进，对于在实际的应用中也越来越多。与以往技术相比，旋转导向技术克服了传统开采技术难点和成本抽奖。在未来的石油钻井中，旋转导向技术将更加关注节约能耗和降低成本的提高。由于这项技术的出发点是增加石油产量，降低石油钻进成本。因此它可以满足未来的发展方向。未来，石油定向钻井低能耗和盈利能力将是持续的方向发展。

5.结语

由于一些深层油田的开发难度较大，技术研究人员开发了这种高科技和低能耗的旋转导向技术。旋转导向技术是一种自动控制系统，是石油勘探开发的主要应用工具，也是最重要的技术应用环节。旋转导向技术是现阶段石油钻井中的一项先进技术，目的是在旋转条件下提供井道引导。随着勘探工作规模扩大，难度也在不断加大，未来旋转导向技术的应用将进一步扩大，旋转导向技术在轨迹控制和环境保护等方面都有一定的应用优势，也是石油开采未来的发展发向，为石油开采做出了必要的技术贡献。