新型旋轉(zhuǎn)閉環(huán)導(dǎo)向系統(tǒng)

旋轉(zhuǎn)閉環(huán)導(dǎo)向系統(tǒng)自20世紀(jì)90年代末投入應(yīng)用以來，改變了油公司的鉆井設(shè)計和施工方法。貝克休斯公司最近研制出的新型閉環(huán)導(dǎo)向鉆具（AutoTracX-treme）把閉環(huán)導(dǎo)向技術(shù)與螺桿鉆具結(jié)合在一起，增加了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向馬達(dá)的鉆井能力。

新型旋轉(zhuǎn)閉環(huán)導(dǎo)向系統(tǒng)完全把高效鉆井馬達(dá)和旋轉(zhuǎn)閉環(huán)導(dǎo)向系統(tǒng)結(jié)合在一起。通過這種結(jié)合，旋轉(zhuǎn)閉環(huán)導(dǎo)向系統(tǒng)可以用于以前不能應(yīng)用的、鉆速過慢的環(huán)境中。另外，新型旋轉(zhuǎn)閉環(huán)導(dǎo)向系統(tǒng)可以大幅度增加水平井位移，降低在小直徑井眼使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的風(fēng)險。為了評價其性能和預(yù)期的效益，對其做了有限的試驗。

1．系統(tǒng)簡介

高速旋轉(zhuǎn)閉環(huán)導(dǎo)向系統(tǒng)的最高轉(zhuǎn)速為400rpm，而常規(guī)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速只有200～250rpm。利用該系統(tǒng)高鉆速的特點和標(biāo)準(zhǔn)的井底鉆具組合，貝克休斯公司設(shè)計了大功率和結(jié)構(gòu)緊湊的鉆井馬達(dá)。這種馬達(dá)的輸出功率比同尺寸的常規(guī)馬達(dá)高60%～100%。通過預(yù)成形定子設(shè)計，可以提高馬達(dá)的效率。減少定子橡膠件的數(shù)量可以大幅度提高馬達(dá)的機(jī)械和水力效率，降低摩擦力和馬達(dá)內(nèi)的發(fā)熱量，并且可把鉆井液化學(xué)劑的影響控制為最低。馬達(dá)上方的導(dǎo)向系統(tǒng)可以隨時驅(qū)動馬達(dá)改變方位以提高鉆井效率。

2．現(xiàn)場應(yīng)用

在難鉆地層，這種馬達(dá)的機(jī)械鉆速通常要比鄰井翻一番或更高，可以大幅度節(jié)省鉆機(jī)占用時間并可使油田早投產(chǎn)。在北海的中部，多數(shù)原油產(chǎn)自下白堊系以下的儲層。該地區(qū)的白堊層屬難鉆層，使用常規(guī)鉆井液馬達(dá)鉆進(jìn)時鉆速非常低，所以決定在北海中部試驗這種馬達(dá)以便對其進(jìn)行評價。在大位移井中，鉆機(jī)的扭矩經(jīng)常達(dá)到極限。由于水平井段長，摩擦阻力增加，而無法繼續(xù)鉆進(jìn)。在一口大位移井中使用了新型馬達(dá)。在這口井中用新型馬達(dá)鉆進(jìn)了2043m，因鉆達(dá)設(shè)計深度而停鉆，如果儲層還有空間，該馬達(dá)還可以繼續(xù)鉆進(jìn)。

在印度海上的多分支井中對新型馬達(dá)的效率繼續(xù)了評價。該地區(qū)的石灰?guī)r在鉆井過程中經(jīng)常造成大扭矩和高振動。有時使用常規(guī)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向馬達(dá)在該地區(qū)鉆井，但是扭矩和振動限制了水平位移并造成鉆具損壞。應(yīng)用新型鉆井馬達(dá)后，提高了鉆井效率并達(dá)到了設(shè)計的水平位移。在第一口井中，機(jī)械鉆速提高了48%，馬達(dá)的平均下井時間延長。

到目前為止，多數(shù)常規(guī)導(dǎo)向馬達(dá)只能在121/4in和81/2in井眼中使用，新型馬達(dá)可以在6in和43/4in井眼中使用。