旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向pdc鉆頭結(jié)構(gòu)研究初探(更新版)
【正文】 由于目前可商業(yè)化應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)都是國外廠商生產(chǎn)，國內(nèi)對其引進的時間較晚，應(yīng)用也大多在海洋鉆井中，陸上鉆井鮮有關(guān)于這方面的報道，因此其應(yīng)用范圍就國內(nèi)來說還是比較窄的。10。因此，此時開展旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)適用的PDC鉆頭的先期研究是具有一定的前瞻性意義的。這種保徑結(jié)構(gòu)將保徑墊分成“主動保徑”和“被動保徑”兩種，主動保徑上鑲裝具有刮削井壁功能的切削齒，被動保徑上鑲裝沒有切削功能的耐磨硬質(zhì)合金塊或采用焊接的方法在其表面敷焊耐磨硬質(zhì)合金材料，主、被動保徑間隔布置。、連續(xù)遞增后傾角鉆頭內(nèi)錐部分采用較小后傾角（如15176。但在導(dǎo)向初期，冠部刀翼也可能出現(xiàn)局部切削的現(xiàn)象，因此對其冠部的磨損較為嚴(yán)重。、推靠鉆頭導(dǎo)向方式當(dāng)采用推靠鉆頭導(dǎo)向方式時，鉆頭的受力和運動有如下特點：、推靠鉆頭導(dǎo)向方式是以力工作模式工作的，導(dǎo)向工具根據(jù)井眼設(shè)計要求來調(diào)整偏置力的大小和方向，將鉆頭推向所需方向的井壁，通過鉆頭的側(cè)向切削來實現(xiàn)導(dǎo)向，因此，這種在導(dǎo)向方式下鉆頭所受的側(cè)向力較大，保徑、外排齒容易損壞。、GeoPilot系統(tǒng)圖6圖5GeoPilot系統(tǒng)（圖5）是Halliburton公司下屬的SperrySun公司開發(fā)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)。這種導(dǎo)向方式的特點是鉆頭的側(cè)向力大，造斜率高，但旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆出的井眼狗腿大、軌跡波動大、不平滑。由圖上可以看到，當(dāng)周向均布的三個支撐活塞分別以不同液壓力支撐于井壁時，將使不旋轉(zhuǎn)外套不隨鉆柱旋轉(zhuǎn)，同時井壁的反作用力將對井下偏置導(dǎo)向工具產(chǎn)生一個偏置合力。但是，目前國內(nèi)外對旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的研究基本上都是專注于該系統(tǒng)本身，而對適用于該系統(tǒng)的PDC鉆頭切削結(jié)構(gòu)的研究比較少。采用這種導(dǎo)向系統(tǒng)完全拋開了傳統(tǒng)的滑動導(dǎo)向方式，而代以旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆進方式，可以自動、靈活地調(diào)整井斜和方位，大大提高了鉆井速度和鉆井安全性，軌跡控制精度也非常高，完全適合目前開發(fā)特殊油藏的超深井、高難定向井、水平井、大位移井等特殊工藝井導(dǎo)向鉆井的需要。圖2是AutoTrak RCLS的工作原理圖。對導(dǎo)向系統(tǒng)的控制是控制該偏置力的大小，而不考慮該偏置力產(chǎn)生的位移，并且該偏置力只是根據(jù)導(dǎo)向需要進行調(diào)整，而不隨位移的變化而改變。其具體工作原理可見參考文獻[1]。這兩種導(dǎo)向方式對鉆頭受力的影響不同的。因此，相對于推靠鉆頭方式來說，鉆頭所受的側(cè)向力較小，由于鉆頭偏斜至預(yù)定方向，導(dǎo)向時能夠以主切削齒部分工作，對鉆頭的損害較小。的淺內(nèi)錐，冠部輪廓可以采用短拋物線形以獲得足夠的布齒密度。、選擇性低扭矩側(cè)切保徑圖8這是筆者在對旋轉(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）進行充分研究后提出的一種新的保徑結(jié)構(gòu)（圖8）。但是隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)各研究機構(gòu)對這種系統(tǒng)的研究也取得了不少成果，相信在未來不長的時間內(nèi)國產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)必然會推向市場從而擴大該系統(tǒng)的應(yīng)用
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