旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向pdc鉆頭結(jié)構(gòu)研究初探-wenkub
2023-07-04 08:32:43 本頁面
【正文】 erDriver也被Schlumberger收入囊中。圖3由以上分析可知，AutoTrak RCLS的導(dǎo)向方式是一種推靠鉆頭式（見圖3），也就是說在有一個(gè)遠(yuǎn)鉆頭支點(diǎn)的情況下，在盡量靠近鉆頭的位置由偏置機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一定的偏置力，在接觸井壁后靠井壁的反作用力使鉆頭產(chǎn)生側(cè)向切削力，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向。通過控制三個(gè)支撐活塞的支出力大小可以控制偏置力的大小和方向，從而控制導(dǎo)向鉆井。該系統(tǒng)于1996年研制成功并于該年正式推向市場，其總體結(jié)構(gòu)見圖1。本文試圖在對旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的工作原理、運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行研究分析的基礎(chǔ)上對適用于這一系統(tǒng)的PDC鉆頭切削結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步探討。特別是在對旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)兩種導(dǎo)向方式（推靠鉆頭式和指向鉆頭式）進(jìn)行充分研究后提出了一種新的保徑結(jié)構(gòu)——選擇性低扭矩側(cè)切保徑結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞 PDC鉆頭 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng) 圖1MWD，井下計(jì)算機(jī)，近鉆頭井斜傳感器，偏心穩(wěn)定器，PDC鉆頭，壓力測量短節(jié)，LWD，儲(chǔ)層導(dǎo)向短節(jié)旋轉(zhuǎn)自動(dòng)導(dǎo)向閉環(huán)鉆井技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一項(xiàng)尖端自動(dòng)化鉆井技術(shù)，它代表了當(dāng)今世界上鉆井技術(shù)的最高水平，這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)使世界鉆井技術(shù)發(fā)生了一次質(zhì)的飛躍。典型旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)概述目前，國際上已經(jīng)商業(yè)化且比較成熟的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)主要有Baker Hughes Integ公司的AutoTrak RCLS系統(tǒng)、Halliburton下屬子公司SperrySun的GeoPilot系統(tǒng)、Schlumberger公司的PowerDrive系統(tǒng)。自下而上，在PDC鉆頭之上是旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的本體（由近鉆頭井斜傳感器、偏心穩(wěn)定器和相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、井下計(jì)算機(jī)組成，這些設(shè)備時(shí)裝置于不旋轉(zhuǎn)外套上的），其上部連接隨鉆測量（MWD）總成（可以進(jìn)行方位角、傾斜角、振動(dòng)測量以及提供與地面系統(tǒng)的通信），鉆柱穩(wěn)定器、儲(chǔ)層導(dǎo)向短節(jié)（地質(zhì)參數(shù)測量短節(jié)）、LWD（提供中子孔隙度和密度巖性測井）、壓力測量短節(jié)。在導(dǎo)向工具下井前，其井下計(jì)算機(jī)內(nèi)預(yù)置了井眼軌跡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和若干控制指令。同時(shí)，該系統(tǒng)的偏置活塞的運(yùn)動(dòng)按照“力工作模式”進(jìn)行，即偏置機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下，能夠根據(jù)導(dǎo)向需要產(chǎn)生的恒定的偏置力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)偏置。2000年，該公司將PowerDriver系統(tǒng)引入中國，在設(shè)計(jì)井深8800米，水平位移超過7500米的南海西江油田XJ243A18井的6871~8610井段中成功應(yīng)用。與AutoTrak RCLS系統(tǒng)靠獨(dú)立的液壓系統(tǒng)為支撐活塞提供動(dòng)力來源不同的是，PowerDriver系統(tǒng)的支撐活塞的支出動(dòng)力來自于鉆井過程中自然存在的鉆柱內(nèi)外的鉆井液壓差。其偏置機(jī)構(gòu)是一套由幾個(gè)可控制的偏心圓環(huán)組合形成的偏心機(jī)構(gòu)，當(dāng)井下自動(dòng)控制系統(tǒng)完成組合后，該機(jī)構(gòu)將相對于不旋轉(zhuǎn)外套固定，從而將旋轉(zhuǎn)心軸始終向固定方向偏置，為鉆頭提供一個(gè)方向固定的傾角（見圖6）。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向方式對PDC鉆頭受力和運(yùn)動(dòng)
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