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现代导向钻井技术的新进展及发展方向

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现代 导向 钻井 技术 进展 发展方向
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基 金 项 目 : 国 家 高 技 术 研 究 发 展 计 划 “!"#” 项 目 ($%%&’’"%$%&#) 和 中 国 石 油 化 工 集 团 公 司 重 大 科 技 攻 关 项 目 (()%&%%*) 部 分 成 果 。作 者 简 介 : 张 绍 槐 , 男 ,&+#&年&月 生 ,&+*#年 毕 业 于 清 华 大 学 石 油 专 业 , 现 为 西 安 石 油 学 院 教 授 、 博 士 生 导 师 、 导 向 钻 井 研 究 所 所 长 。文 章 编 号 :%$*#!$"+,($%%#)%#!%%!$!% 导 向 钻 井 技 术 的 新 进 展 及 发 展 方 向张 绍 槐( 西 安 石 油 学 院 陕 西 西 安,&%%"*)摘 要 : 总 结 了 导 向 钻 井 技 术 的 进 展 历 程 , 并 指 出 现 代 导 向 钻 井 先 进 技 术 正 在 高 速 发 展 , 近 年 又 有 许 多 新 进 展 。 中 国 应 迎 接 挑 战 , 加大 投 入 , 加 速 发 展 。 指 出 了 滑 动 导 向 钻 井 和 所 谓 “ 复 合 钻 进 ” 存 在 许 多 弊 端 。 旋 转 导 向 钻 井 时 的 摩 阻 与 扭 阻 小 、 钻 速 高 、 钻 头 进 尺多 、 钻 井 时 效 高 、 钻 井 周 期 短 、 井 身 轨 迹 平 滑 、 极 限 井 深 可 达&*./, 每 米 进 尺 成 本 低 , 是 现 代 导 向 钻 井 的 发 展 方 向 。 现 代 导 向 钻 井 的关 键 技 术 是 旋 转 导 向 钻 井 、 几 何 导 向 和 地 质 导 向 钻 井 。 文 章 强 调 了 地 质 导 向 的 功 能 。 着 重 阐 述 了 旋 转 导 向 钻 井 的 原 理 与 控 制 理论 , 旋 转 导 向 钻 井 系 统 的*大 组 成 部 分 , 旋 转 导 向 钻 井 工 具 的 工 作 原 理 、 结 构 类 型 及 其 进 展 现 状 和 发 展 方 向 , 并 对 加 速 发 展 我 国 的现 代 导 向 钻 井 技 术 提 出 了 若 干 建 议 。关 键 词 : 导 向 钻 井 技 术 ; 旋 转 导 向 钻 井 ; 几 何 导 向 钻 井 ; 地 质 导 向 钻 井 ; 随 钻 测 量 ; 发 展 方 向中 图 分 类 号 :01$-$文 献 标 识 码 :’!"#$%&’%"(()*++","-&$."*/+0%"1/0&*&2.&+"%*(/""%0*’+%0"13*045"(23’456789:7;8?8@A=>B=F@=>=>;=7@=F@9=999=?=@=?=9Q=F;#07=I=@===8%%%/=B=07=9@=?=9;=@F;>=?=@=@B>*?2@.:;产 品 , 它 在 不 旋 转 套 筒 上 的 变 径 稳 定 器与 井 壁 静 态 接 触 。 创 造 了 钻 进$A=(, 进 尺%A!"+的 世界 记 录 。>*?2@.:;已 累 计 钻 进$ 上 。图#以 侧 向 力 推 靠 钻 头 的 旋 转 导 向 钻 井 工 具$%&"# ’()*+,-.+-,)/01-*(2+()23%+“ 定 向 钻 头 ” 导 向 原 理 的 典 型 产 品 有!"""年&C&* 合 作 开 发 的?[%]。 它在 外 筒 内 有 一 靠 机 械 力 使 之 变 形 弯 曲 的 内 轴 迫 使 钻 头有 角 位 移 , 以 使 钻 头 定 向 造 斜 。 原 井 眼 井 斜8 才可 增 斜 、 稳 斜 , 在 井 斜 较 大 时 可 降 斜 , 但 难 以 在 直 井防 斜 。 其 原 理 较 新 , 但 样 机 刚 试 用 , 可 靠 性 还 有 待 实践 证 实 。图!定 向 给 钻 头 以 角 位 移 的 旋 转 导 向 钻 井 工 具$%&"! ’()*+,-.+-,)/01/%4+2+()23%+!"5不 断 完 善 旋 转 导 向 钻 井 系 统现 代 旋 转 导 向 钻 井 系 统 不 断 完 善 和 配 套 的 措 施是[$,A]:($) 现 代 旋 转 导 向 钻 井 工 具 的 控 制 、 执 行 、 伸 缩 机构 向 机 电 仪 自 计 一 体 化 的 高 新 技 术 水 平 发 展 , 其 技 术指 标 不 断 满 足 复 杂 井 井 下 恶 劣 与 苛 刻 工 况 条 件 下 的 环境 要 求 。 目 前 已 达 到 的 主 要 技 术 指 标 是 : 工 作 温 度$!8K, 抗 震8!$8/, 抗 液 压$"" 最 大 轴 向 载 荷 承受 能 力%"";F, 造 斜 能 力%J!$"J/%"+( 精 度M",寿 命 大 于0"(。(!) 随 钻 实 时 参 数 测 量 系 统 , 包 括 实 钻 井 身 轨 迹随 钻 井 身 几 何 参 数 与 随 钻 地 层 评 价 、 随 钻 测 井 、 随 钻 地震 等 评 价 参 数 以 及 随 钻 工 程 参 数 的 多 种 实 时 信 息 技 术向 综 合 性 可 选 择 性 方 向 高 速 发 展 。 例 如 速率 达$"!$!,5??@/,.,*//*:3/"1,D[!]A?;J:&G(’O,M?I’(’O,P&:I’&?(C@=,::30"0/D[+] 李 增 科 , 何 开 平 防 斜 技 术 的 研 究 及 应 用 [=] 工艺 ,!,,,,!+(.) :2"0D[2] 高 德 利 , 高 宝 奎 , 谢 金 稳 , 等 防 斜 技 术 的 实 践 与 理 论探 讨 [=] 钻 采 工 艺 ,*//.,*0(3) :*"3D[.] 高 宝 奎 , 高 德 利 防 斜 原 理 综 述 [=] 钻 采 工 艺 ,*//3,*1(!) :1"*+D[3] 赵 瑞 新 , 姜 敬 华 , 奚 艳 红 , 等 控 制 理 论 及 防 斜 钻 井 技术 综 述 [=] 工 艺 ,!,,,,!+(*) :2"/D[0] 张 东 海 控 制 技 术 的 现 状 及 发 展 [=] 工 艺 ,*//1,!*(.) :03"1,D[1] 刘 亚 , 狄 勤 丰 导 向 钻 具 复 合 钻 井 技 术 在 沙*/"*,井的 应 用 分 析 [=] 钻 采 工 艺 ,!,,*,++(!) :*3"*1D( 收 稿 日 期!,,!",*"!*改 回 日 期!,,!",."!+)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!( 编 辑 张 君 娥 杨 茁 )( 上 接 时 进 行 地 质 导 向 , 对 调 控 井 身 轨 迹 、 提 高 中 靶 精 度 非 常有 用 。 国 外 从!,世 纪1,年 代 开 始 研 究 ,、"L:&K:&等 公 司 在/,年 代 中 期 形 成 工 程 应 用 与技 术 服 务 能 力 , 近 年 进 展 很 快 , 已 具 有 成 熟 的 术 。 我 国 从!,世 纪/,年 代 中 期 开 始 研 究[0], 已能 掌 握 采 集 技 术 , 但 尚 未 能 解 决处 理 解 释 技 术 。(2) 国 外 已 经 研 究 并 开 始 应 用 随 钻 压 力 测 量 和 随钻 声 波 测 量 等 新 技 术 。2结 论(*) 现 代 导 向 钻 井 的 研 究 重 点 和 发 展 方 向 是 旋 转导 向 钻 井 , 同 时 还 应 利 用 几 何 导 向 与 地 质 导 向 技 术 。建 议 我 国 将 上 述 三 项 技 术 “ 同 步 突 破 , 综 合 集 成 ” 。(!) 国 际 大 公 司 垄 断 着 并 相 互 竞 争 于 旋 转 导 向 钻井 工 具 及 其 关 键 配 套 技 术 , 以 及 随 钻 测 井 、 随 钻 地 震 及先 进 的 随 钻 参 数 测 量 传 输 技 术 。 我 国 应 该 下 定 决 心 坚持 自 主 创 新 。(+) 现 代 导 向 钻 井 技 术 是 一 项 涉 及 钻 井 、 机 电 仪表 、 自 动 化 、 计 算 机 及 力 学 、 数 学 等 多 学 科 的 高 科 技 系统 工 程 , 是 国 际 上 公 认 的 经 济 效 益 和 社 会 效 益 很 高 的石 油 技 术 革 命 。参 考 文 献[*] 张 绍 槐 , 张 洁D!*世 纪 中 国 钻 井 技 术 发 展 与 创 新 [=]学 报 ,!,,*,!!(3) :3+"31D[!]T:322+,*///D[2]5?&&=6+1!,*//] 张 武 辇 导 向 旋 转 钻 具 钻 进 南 海13,,"大 位 移 井[=] 钻 采 工 艺 ,!,,*,!+(*) :0"*,D[3] 张 绍 槐 , 狄 勤 丰 转 导 向 钻 井 系 统 钻 大 位 移 井 [=] 报 ,!,,,,!*(*) :03"1,D[0] 张 绍 槐 , 韩 继 勇 , 朱 根 法 地 震 技 术 的 理 论 及 工 程 应用 [=] 学 报 ,*///,!,(!) :30"0!D( 收 稿 日 期!,,!"**", 杨 茁 )/1第+期 狄 勤 丰 等 : 预 弯 曲 动 力 学 防 斜 打 快 技 术 初 探现代导向钻井技术的新进展及发展方向作者: 张绍槐作者单位: 西安石油学院,陕西西安,710065刊名: 石油学报英文刊名: (期): 2003,24(3)被引用次数: 41次参考文献(7条)1世纪中国钻井技术发展与创新[期刊论文]001(06)he of of D an 动导向旋转钻具钻进南海8600刊论文]001(01)旋转导向钻井系统钻大位移井[期刊论文]000(01)钻地震技术的理论及工程应用 1999(02)相似文献(10条)转导向钻井技术在葵东1块薄互层油藏水平井的应用 5(对螺杆钻具组合在超薄互层油层水平井钻井过程中存在的钻进摩阻大、随钻测井精度低等问题,开展了旋转导向钻井技术的研究及应用,通过在葵东1块薄互层油藏水平井钻井中的应用,提高了钻井速度,缩短了钻井周期,减少了井下复杂情况的发生,提高了钻井工程质量,降低了钻井成本,转导向钻井技术发展现状及展望 4(4)简要叙述了滑动导向钻井的缺点和不足的基础上,号测量系统和导向机构的技术发展现状进行了系统分析,文广 旋转导向钻井工具导向能力及侧向力作用点轨迹仿真 2009随着世界各油田相继进入开发后期,油藏开发难度逐渐增加,传统的滑动导向钻井技术已经不能满足生产的需要,为了取得更好的经济效益和社会效益,对旋转导向钻井技术的需求日益迫切。  旋转导向钻井技术的核心是调制式旋转导向工具。导向执行机构是旋转导向钻井工具的重要组成部分,导向执行机构的执行是以钻井液为制导动力源,即作用在执行机构柱塞上的内外压差而产生的液力推力,推动导向执行机构的相应柱塞,由柱塞推动推靠巴掌,使其与井壁接触,对钻头产生侧向力,推动钻头离开原方向,达到改变井斜或方位的目的,从而实现旋转导向钻井。  本文主要以调制式旋转导向钻井工具为研究对象,完成的主要研究内容包括:  改进设计、提高喷嘴性能提供了新的途径和方向;  位面内的力学模型,得出了方位面内扭方位角的评价分析方法;  制了旋转导向钻具组合变形分析软件,对井斜面内造斜力、井斜面内导向能力角的影响因素进行了仿真分析,为旋转导向钻井系统的下部钻具组合设计提供理论依据;  出了巴掌作用点在导向、稳斜情况下的轨迹仿真。转导向钻井技术研究进展 2006旋转导向钻井系统的概念和原理机的研究起源于20世纪80年代,本文介绍了国内外研制的应用状况,对国内研制进行了回顾,阐述了项目成果,讨论了下井应用的情况。广彬 自动旋转导向钻井系统的导向机构设计研究 2006自动旋转导向钻井技术是90年代初发展起来的一项自动化钻井新技术。近些年来,国外几家石油公司已经将自动旋转导向钻井技术应用于现场,并且取得了明显的经济效益和社会效益。虽然国内对旋转导向钻井技术也进行了跟踪研究,但目前还没有形成自己的产品。该课题就是在这样的情况下提出来的,其主要目标就是在国外旋转导向钻井系统的基础上,自主设计一种自动旋转导向钻井系统的导向机构。本论文对自动旋转导向工具的导向原理、结构设计等方面进行深入研究,对控制系统进行了初步的研究,论文中主要完成了以下几个方面的工作:首先研究分析了两种不同的自动旋转导向工具的导向原理,通过借助分析软件据纵横弯曲法对自动旋转导向钻井工具的井下钻具组合的力学特性进行了分析和研究,对钻具组合进行了优化设计;然后对两种不同结构及控制方式的井下可控稳定器的控制原理及结构进行了研究;在分析自动旋转导向工具特点的基础上,自行设计了一种导向机构,直接利用钻井液作为液压动力,用比例液压控制阀控制液压的大小;借助三维建模软件过有限元分析软件污染卡紧对液压阀性能的影响进行了理论分析,通过仿真软件后对旋转导向控制系统进行了初步的研究,为下一步的研究奠定基础。坝构造嘉二段高含硫气藏水平井旋转导向钻井技术 3(1)河坝构造嘉二段气藏储层埋藏深、厚度薄、非均质性强,气藏温度高、异常高压、舍硫化氢,易井漏,选旋转导向钻井技术进行水平段钻进,通过强化钻井液优选、摩阻与扭矩分析、钻具组合以及钻井参数优化,实现了准确中靶及水平段轨迹的精确控制,进尺2 012 m,m/h,提速提效明显,凤玲 旋转导向钻井工具造斜率主要影响因素浅析 (22)旋转导向钻井技术是20世纪90年代发展起来的以旋转导向钻井工具为核心的钻井新技术,其中旋转导向钻井系统主要由井下旋转导向钻井工具系统、细分析了在旋转导向钻井工具使用中对影响工具造斜率的主要因素,重点从钻头选取、钻具组合两方面进行了论述,并通过在现场的成功应用进行了解释说明,为旋转导向钻井工具在国内的实际应用提供有效参考,态偏置推靠钻头式旋转导向钻井系统介绍 2(6)详细地介绍了静态偏置推靠钻头式旋转导向钻井系统的发展情况及工作原理,为国内引进、应用、研究、正勇 旋转导向钻井系统008旋转导向钻井技术是石油工业工程技术领域的关键技术之一,得到了石油钻井工程界的极大关注,发挥着越来越重要的作用。实践证明,在水平井、大位移井、复杂井、超深井、三维多目标井中,旋转导向钻井技术既提高了钻井速度、井身质量,减少了钻井事故,又可以节约钻井成本,取得巨大的经济效益和社会效益。本论文以旋转导向钻井工具为对象,完成的主要研究容包括:(1)对旋转导向钻井系统的点研究了旋转导向钻井工具执行机构的结构参数与推靠力的关系及其作用规律,到了工具最优结构参数。(2)在分析旋转导向钻井工具稳定平台工况变化情况、控制要求、控制原理的基础上,建立控制轴的动力学控制模型,采用常规利用真结果显示模糊变阻尼控制具有很好的控制效果。(3)建立旋转导向钻井系统究其计算方法,进行实例计算,为旋转导向钻井系统的下部钻具组合设计提供理论依据。转地质导向钻井技术研究 2005旋转导向、地质导向钻井技术均是国际上20世纪90年代发展起来的钻井新技术,国外商业化应用的三大旋转导向钻井系统已在海洋及陆上复杂油气藏开发中得到广泛应用并取得显著效果,结合日益成熟的随钻测井技术,合目前国内外旋转导向钻井技术和地质导向钻井技术现状,提出了旋转地质导向钻井技术的主要研究内容及要解决的主要技术难点,9条)转导向钻井系统下行通讯接收功能的开发[期刊论文]010(1)杂结构井在辽河油区的应用[期刊论文]009(6)性识别技术及其发展[期刊论文]009(6)态指向式旋转导向钻井工具设计探讨[期刊论文]009(2)转导向钻井稳定平台前馈模糊算法研究[期刊论文]009(1)内外随钻测量技术简介及发展前景展望[期刊论文]008(4)井录井信息与随钻测量信息的集成和发展[期刊论文]008(4)下随钻测量涡轮发电机的设计与工作特性分析[期刊论文]008(6)转导向钻井工具稳定平台控制功能试验研究[期刊论文]008(2)年来国外钻井技术的主要进步与发展特点[期刊论文]007(10)联式惯性测向系统及其在石油工程中的应用[期刊论文]007(5)转导向钻井信号井下传送技术研究[期刊论文]007(4)轮钻具复合钻进技术[期刊论文]007(3)转导向钻井地面监控系统研究[期刊论文]007(2)向钻井钻具组合结构造斜特性分析[期刊论文]007(2)质导向技术在冀东油田的应用[期刊论文]006(4)能钻柱信息及电力传输系统的研究[期刊论文]006(5)国石化集团钻井技术现状及展望[期刊论文]006(2)转导向钻井工具刊论文]006(9)用随钻资料对本布图油田本东油区进行岩性实时识别[期刊论文]006(1)络化随钻测井数据采集与处理技术的研究与设计[学位论文]博士 制式旋转导向钻井工具控制阀力学模型及仿真分析[期刊论文]005(6)井、超深井和复杂结构井垂直钻井技术[期刊论文]005(5)井超深井钻井技术现状和发展趋势[期刊论文]005(5)转导向钻井工具的研制原理[期刊论文]005(5)转导向钻井轨迹控制理论及应用技术研究[期刊论文]005(4)质导向钻井随钻井眼轨迹预测方法研究[学位论文]硕士 东地区优快钻井技术研究[学位论文]硕士 原油田优快钻井技术研究[学位论文]硕士 动控向垂钻系统试验研究[学位论文]硕士 转导向钻井地面监控系统的理论和方法研究[学位论文]硕士 能钻柱的理论基础与方案设计[学位论文]硕士 向钻井导航系统[学位论文]硕士 质导向在高7平1井的应用[期刊论文]004(8)能钻柱设计方案及其应用[期刊论文]004(6)能油井管在石油勘探开发中的应用与发展前景[期刊论文]004(4)质导向钻井技术在鄂尔多斯气田水平井的应用[期刊论文]004(5)杂地质条件下复杂结构井的钻井优化方案研究[期刊论文]004(4)于状态空间法的旋转导向钻井工具控制系统研究[期刊论文]004(2)本文链接::长江大学(授权号:21010年11月16日
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