引言:随着非传统油气田勘探开发的发展,为了获得更高的生产效率,主要应用长水平井、大型抽油井等特殊工艺井,特别是页岩气井钻井,为了获得高质量的钻井技术要求,钻井难度很大,为克服定向钻井中滑动导向技术的不足,近年来逐步引入旋转导向钻井系统。为了更有效地开发非常规井的石油,采用不同类型的旋转导向工具,提高钻井速度和导向钻井能力。
一、旋转导向技术
1.旋转导向技术的概念
旋转导向系统是一种同时用柱旋转的导向钻井系统,具有导向钻井的功能,是20世纪90年代以来定向钻井技术的一个重要变化。RSS钻井具有摩擦力和扭转阻力小、钻井速度快、成本低、建井周期短、井筒轨迹光滑、控制方便、水平段延伸等特点,认为这是现代钻井技术的发展方向[1]。
2.旋转导向技术的特点
旋转导向钻具是在钻杆旋转时提供定向功能的一种技术,其中心是井下导向工具,按方向分为推钻和点钻:用支撑块推钻推钻推井壁,直接提供钻头侧向力;形状面向钻头附近钻柱的弯曲,使其指示钻孔轨迹的方向。
3.旋转导向技术的优点
(1)在石油定向钻井作业中,采用旋转法代替传统的滑动钻井方法,一方面提高钻井速度,解决滑动导轨方式产生的井筒质量差问题;另一方面,井筒轨迹不规则,清理效果差,为后续完井工作创造有利条件;(2)与常规BHA相比,它能有效解决定向钻井中的“支承压力”问题,大大降低钻探概率,提高钻井安全性;(3)测量仪器接近钻头,实时测量和读取工作面数据,提高实时轨迹控制精度,使弹道释放更符合设计要求;(4)具有井下闭环自动切换能力,大大提高定向钻井效率和井眼轨迹控制的灵活性。该导向工具可根据地下工程和地质工作的不同需要调整井斜和方位角,按照既定程序和规程,可满足特殊技术井定向钻井的高难度需求。
二、旋转导向技术在石油定向钻井中的应用
1.旋转导向系统
旋转导向钻井系统由地面控制系统、钻具系统和测量系统三部分组成。每个组成部分负责其工作和职能。缺少一些细节可能会影响项目进度,地面监测系统的设计主要是为了对目标钻井进行有效控制,并采取一定的控制措施,包括水平目标井设计、定向制导主力、组合力分析等。钻具系统主要体现在动力、导向装置、耦合等问题上,这是旋转转弯技术的核心部分。测量系统主要负责有效测量和感知钻井过程中的钻头状态和钻井条件,通过传感器反馈测量和旋转密度选择,并通过动力和压力手段对现场进行勘察[2]。
2.导向装置
导向装置是岛屿旋转技术的重要组成部分,它主要面向刀具的表面和功率以及定向。这样石油定向钻井过程中,在任何斜坡角度上进行作业时,也可以使用导向器进行重新定向,以提供钻井的基本参数。一些引导装置还通过双向通信和电源设计来计算数据并提供电力。
3.导向技术操作
旋转转弯的工作原理是,井内零件弯曲,其终点指向某个方向。通过像变速箱一样的污垢,电脑控制着它。收到计算机指令后,在操作平台上启动,与高压钻杆相连的地面控制工作在钻井平台上开始。由于压力,支架的压力急剧下降,这是一个可控旋转,以达到所需的方向,通常可以在很短的时间内完成。从而大大提高企业的经营效率,这样就可以连续保持正常的转子井,同时,大量演习在行动结束后有利于提高效率。该技术的应用在很大程度上解决定向钻井阶段井内复杂条件下难以控制的问题。根据与第三方合作的井口水平,公司在钻井和螺旋定向钻井期间,较钻井周期大大降低不必要的成本,工作面复杂度的概率相对较小。但是,对于用户的设备来说,要求比较苛刻,成本也比较高,所以实施起来还是比较困难的。但是,作为一种先进的钻井技术,只要有效合理地应用,员工就可以学习,这有利于钻井技术的发展[3]。
4.可控偏心稳定器
可控偏心稳定器在石油定向钻井作业中,属于一种油井轨迹参数控制工具,目前,液压钻井液用于稳定器偏心肋的延伸和收缩,从而改变油井的倾斜和定位。连接两个单元格的通信信道通过RS232总线连接,地面计算机和编解码器接收矿井中的数据并发出控制指令。一方面,可以对加载到地面的数据进行解密和恢复,测量井参数、井参数、环空气压力和工程参数;另一方面,由地面传输的井筒轨迹控制指令代码也从数据总线传输到地下仪器,地下仪器执行地面指令,对其实施轨迹控制和控制。
5.不旋转导向
导向结构由三个独立的水平导向手掌组成,它们与井壁完全接触,调节手掌-活塞可以改变刀具的方向和位移。手掌拉伸由位置传感器测量,然后返回控制器。在点位模式下,在导向装置前面安装直径钻头稳定器,该稳定器在所需方向上充当支撑点,倾斜并撒布钻头。全直径稳定器也用于减少钻头的局部振动。由于钻头是朝着方向解锁的,所以可以使用不同类型的钻头。在推钻模式下,导向装置接近钻头顶部。用于将钻头移动到所需方向的导向装置。因此,有必要进一步分析和选择钻头类型,根据这一要求,钻头必须具有很高的侧井切割能力。
结束语:综上所述,旋转导向钻井技术已经在我国页岩气等非传统油气开发中得到应用。实践表明,该方法提高复杂工艺井定向钻井的效率,目前,轮作相关核心技术主要掌握在国外公司手中,维修成本高,国内生产应用有限。国外公司与国内厂家的装配维修相结合,可以降低应用成本,加快国内引进过程,实现这项技术在国内的引进。
参考文献:
[1]付勇华.旋转导向钻井技术应用于水平定向钻进中[J].中国石油和化工标准与质量,2020,40(19):149-151.
[2]耿立勇,苑塔亮.旋转导向钻井技术在HD10-1-H2井的应用[J].江汉石油职工大学学报,2020,033(001):55-57.
[3]卢涛,郭云,尚捷,侯晓东,卢华涛.攻克旋转导向钻井技术 产业化助力石油勘探可持续发展[J].科技成果管理与研究,2020(8):58-62.