美國自動旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具結(jié)構(gòu)原理及特點(下)
| 2.CAMCO公司的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具 CAMCO公司的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的導(dǎo)向原理與Baker Hughes公司的導(dǎo)向鉆井工具類似，都是利用近鉆頭導(dǎo)向塊的伸縮與井壁相互作用產(chǎn)生導(dǎo)向力，但是結(jié)構(gòu)有所不同。主要區(qū)別在于沒有靜止的導(dǎo)向套，3個導(dǎo)向棱塊隨鉆柱一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)需要在某個方向?qū)驎r，每轉(zhuǎn)1周每個導(dǎo)向棱塊都要在該方向上伸出1次，頂向井壁產(chǎn)生導(dǎo)向力，轉(zhuǎn)離該方向后，棱塊自動縮回。其導(dǎo)向原理與結(jié)構(gòu)如圖3和圖4所示。 如圖4所示，它的控制器、旋轉(zhuǎn)換向閥及測量機(jī)構(gòu)都置于鉆柱中間,可以保持相對靜止。旋轉(zhuǎn)換向閥可以旋轉(zhuǎn)到任意方向再保持靜止,從而使導(dǎo)向棱塊只有在旋轉(zhuǎn)到某一方向時,鉆井液才驅(qū)動棱塊伸出達(dá)到控制井眼軌跡方向的目的。在鉆直井時,旋轉(zhuǎn)控制閥會隨鉆柱一起旋轉(zhuǎn),故導(dǎo)向棱塊產(chǎn)生的導(dǎo)向力是不斷變化的,但這樣會造成井眼擴(kuò)徑。 從工作原理也可看出,它會造成井下鉆具的橫向沖擊與振動。同時由于活塞伸縮頻繁和液壓控制系統(tǒng)的工作介質(zhì)(鉆井液)的作用，工具的磨損與密封是較大的問題。它的導(dǎo)向力大小是固定的，由鉆頭上的壓力降決定?？赏ㄟ^控制導(dǎo)向棱塊在某個方向上伸出的時間來調(diào)整井眼曲率。在蘇格蘭一口淺井中的試驗證明，它的******造斜率可達(dá)8.5°/30m。 3.HALLIBURTON公司的自動閉環(huán)鉆井系統(tǒng) HALLIBURTON公司最近開發(fā)研制成功一種控制井斜的井下閉環(huán)控制系統(tǒng)，其核心就是可遙控且能自動控制的可變徑穩(wěn)定器。它克服了以往可變徑穩(wěn)定器的缺點，具有以下特點。 (1)擴(kuò)大了穩(wěn)定器的徑向調(diào)整范圍。如φ215.90mm穩(wěn)定器可在184.15～215.90mm之間調(diào)節(jié)。Φ311.15mm穩(wěn)定器可在266.70～311.15mm之間調(diào)節(jié)。直徑在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)可任意調(diào)節(jié)，從而加強(qiáng)了井斜的控制能力。 (2)為穩(wěn)定器設(shè)置了多個控制位置，采用鉆井液脈沖遙控技術(shù)、電子及液壓技術(shù)對穩(wěn)定器的徑向位置進(jìn)行控制。 (3)通過MWD向地面通報穩(wěn)定器的工作狀態(tài)。 (4)降低了對調(diào)整穩(wěn)定器所需的壓力要求，從而不影響鉆井參數(shù)的優(yōu)選。 結(jié)束語 自動旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具具有在旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時連續(xù)導(dǎo)向的能力，可以提高井眼的清潔度和機(jī)械鉆速，減少壓差卡鉆。導(dǎo)向時也可選用PDC（金剛石）鉆頭。還具有井眼軌跡自動控制的能力，從而提高井眼軌跡的光滑度，降低扭矩和摩阻，也就相應(yīng)地增加了水平井的延伸長度。 如前所述，CAMCO公司旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的棱塊伸縮頻繁，給鉆柱與井壁造成震動與沖擊，同時加劇活塞的磨損，因此，延長工具使用壽命是一個突出問題。 HALLIBURTON公司的自動變徑穩(wěn)定器可以自動控制井斜，可以完成大位移井絕大部分的工作量，但是沒有解決控制方向問題。從目前的發(fā)展水平看， Baker Hughes公司的自動旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具完全解決了旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的導(dǎo)向問題，自動化程度高，帶有隨鉆測井短節(jié)，可以實現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向，并已在多口井中實施了商業(yè)化使用，不失為一種較為理想的定向井鉆井工具。 |
