AutoTrack旋轉導向工具現場應用分析

徐天文，楊　峰，趙建國

（中石化西南石油工程有限公司鉆井工程研究院，四川德陽618000）

AutoTrack旋轉導向工具現場應用分析

徐天文*，楊峰，趙建國

（中石化西南石油工程有限公司鉆井工程研究院，四川德陽618000）

旋轉導向鉆井技術在國內外已經得到了廣泛的運用，為了適應旋轉導向鉆井技術現場應用的需要，在簡要介紹了旋轉導向系統的分類及特點的基礎上，詳細分析了貝克休斯AutoTrack系列旋轉導向工具在威頁1HF井和永頁1HF井的現場應用情況，并總結出了旋轉導向工具現場應用的優缺點，最后提出了旋轉導向工具現場應用的一些建議。

旋轉導向；AutoTrack；威頁1HF井；永頁1HF井

1　概述

旋轉導向鉆井技術是井下導向工具根據地面指令在鉆柱旋轉狀態下實現自動導向的一項鉆井技術［2］，其結構主要包括導向裝置、隨鉆測量裝置、雙向通訊及動力模塊、地面監測系統［3］。目前旋轉導向鉆井技術因其施工井眼軌跡規則平滑、水平段延伸能力強等優勢［4］，在國內外水平井、大位移井、叢式井油氣開發中得到了廣泛應用［1］。

2　AutoTrack旋轉導向工具簡介

AutoTrack是貝克休斯在垂直鉆井系統ATKV的基礎上設計研發出來的一種推靠式旋轉導向工具，該系列工具共分為3種：eXpress、Curve和G3。

2.1AutoTrack eXpress工具

AutoTrack eXpress是貝克休斯應用最成熟旋轉導向工具，理論造斜率24°/100m，近鉆頭井斜零長1.2m，伽馬零長9.6m，井斜與方位零長10.8m。

2.2AutoTrack Curve工具

AutoTrack Curve是貝克休斯專為陸地設計的高造斜率旋轉導向工具，理論造斜率45°/100m，近鉆頭井斜零長2m，伽馬零長3.74m，井斜與方位零長6.81m。

2.3AutoTrack G3工具

AutoTrackG3是第三代旋轉導向系統，可提供多相位電阻率、環空壓力等測量服務，理論造斜率20°/100m，近鉆頭井斜零長1.2m，伽馬零長5.54m，井斜與方位零長8.54m。

3　AutoTrack旋轉導向工具的現場應用

目前四川威遠區塊、重慶永川區塊正大力開發頁巖氣，已完鉆的威頁1HF和永頁1HF兩口井均在造斜段、水平段使用了貝克休斯的AutoTrack系列旋轉導向工具。

3.1威頁1HF井應用情況

威頁1HF井從造斜段3610m（井斜60°）開始使用旋轉導向工具直至水平段完鉆（井深4788m，井斜89.63°），進尺1178m，平均機械鉆速3.83m/h（具體時效數據見表1）。威頁1HF井旋轉導向工具入井5趟次，各趟次施工情況見表2。

表1　威頁1HF井旋轉導向施工時效數據

（1）從威頁1HF井AutoTrack Curve和eXpress2種工具的單趟鉆進尺來看，Curve工具穩定性強于eX-press工具。

（2）從2種型號鉆頭的平均機械鉆速來看，DPD505S型號鉆頭在龍馬溪組鉆進的表現較好。

3.2永頁1HF井應用情況

永頁1HF井從造斜段3782.3m（井斜36°）開始使用旋轉導向施工，使用的是貝克休斯AutoTrack Curve、eXpress和G3工具，進尺1644.49m，平均機械鉆速3.11m（具體時效數據見表3）。

表2　威頁1HF井旋轉導向各趟次施工情況

表3　永頁1HF井旋轉導向施工時效數據

永頁1HF井水平段使用了LWD+螺桿、Auto-Track旋轉導向2種工具施工，具體施工情況見表4。

表4　永頁1HF井各趟次施工情況

（1）施工井段4953～4996.4m全在五峰組里穿行，巖性為灰黑色灰質頁巖，伽馬值范圍110～140API，井底憋跳、震動比其他所有趟次劇烈（超過50%的時間達6級以上震動），工具純鉆23h后失效。

（2）對比LWD+螺桿和旋轉導向2種工具施工的平均機械鉆速可以看出，旋轉導向的平均機械鉆速較低。

（3）對比LWD+螺桿和旋轉導向2種工具施工的起鉆原因可以看出旋轉導向工具在水平段1100m后軌跡控制上的優勢比較突出。

4　應用效果分析

分析旋轉導向工具在威頁1HF和永頁1HF井的現場應用情況，對旋轉導向施工優缺點有以下幾點認識。

4.1施工井眼平滑

永頁1HF井12次軌跡調整中井斜變化幅度較大，井斜-水平位移圖上出現5個明顯拐點（見圖1）。威頁1HF井軌跡也累計調整了8次。

從永頁1HF井、威頁1HF井旋轉導向施工井段起下鉆摩阻（上提摩阻100～140kN，下放120～180kN）、鉆進時扭矩（8～15kN·m）和下套管摩阻（最大摩阻220～300kN）都處于正常范圍來看，旋轉導向工具施工的井眼軌跡較平滑。

4.2隨鉆伽馬作用明顯

圖1　永頁1HF井井斜-水平位移圖

永頁1HF井無三維地震資料，且二維地震構造解釋精度低，施工過程中地質導向工程師通過元素錄井與旋轉導向隨鉆伽瑪數據的對比分析，實時判斷出地層及鉆頭縱向上與地層的相對位置，準確做出了12次軌跡調整，確保優質頁巖鉆遇率達到100%（如不進行調整，優質頁巖鉆遇率可能僅有20%）。

4.3旋轉導向工具穩定性差

威頁1HF井旋轉導向工具入井5趟次，其中4趟是工具失效導致起鉆。永頁1HF井旋轉導向工具入井11趟次，其中7趟是工具失效導致起鉆。

從威頁1HF井、永頁1HF井旋轉導向工具各趟次起鉆原因統計可以看出引起工具失效的主要原因是井底震動過大和工具自身適應性原因。旋轉導向工具的穩定性差是影響鉆井周期的一個關鍵因素。

4.4相對常規動力鉆具水平段機械鉆速較低

威頁1HF井、永頁1HF井造斜段和水平段旋轉導向和常規動力鉆具的機械鉆速見表5。

表5　旋轉導向與常規動力鉆具機械鉆速對比

從表5可以看出，在造斜段鉆進，旋轉導向相比常規動力鉆具平均機械鉆速優勢明顯，分析原因是常規動力鉆具滑動導向時鉆具無法旋轉，摩阻較大，機械鉆速低。在水平段鉆進，由于常規動力鉆具復合鉆進時轉速（螺桿+轉盤）比旋轉導向鉆進時高，平均機械鉆速較高。

5　結論與建議

（1）旋轉導向工具施工關鍵在于解決好旋轉導向工具穩定性差和水平段平均機械鉆速低這2個問題，建議：

①旋轉導向工具配備馬達，提高轉速。

②旋轉導向工具配備聚能減震器，降低井底震動對工具的傷害。

③縮短旋轉導向工具內部元件的維修保養周期，提高工具穩定性。

④地質導向工程師合理調整軌跡，避免在震動劇烈的層位穿行。

（2）只分析了貝克休斯AutoTrack系列旋轉導向工具在威頁1HF和永頁1HF井的現場應用情況，并沒有對比分析其他公司的工具在同一區塊或不同區塊的應用，建議廣泛對比其他公司旋轉導向工具（比如斯倫貝謝的指向式旋轉導向工具）的現場應用情況，以完善不同旋轉導向工具在油氣開發中的現場應用經驗。

［1］肖仕紅，梁政.旋轉導向鉆井技術發展現狀及展望［J］.石油機械，2014，34（4）：66-69.

［2］李增科，趙哲.旋轉導向鉆井技術的應用與探討［J］.江漢石油職工大學學報，2015，28（2）：26-27.

［3］雷靜，楊甘生，梁濤.國內外旋轉導向鉆井系統導向原理［J］.探礦工程，2012，39（9）：53-58.

［4］李才良.旋轉導向鉆井技術及鉆井工具應用研究［J］.石油礦場機械，2014，43（9）：69-73.

Analysis on the FieldApplication of AutoTrack Rotary Steering Tool

XU Tian-wen，YANG Feng，ZHAO Jian-guo
（Drilling Engineering Research Institute of Southwest Petroleum EngineeringCo.LtdofSINOPEC，DeyangSichuan618000，China）

Rotary steering drilling technology has been widely used at home and abroad.In order to adapt to the needs of the field application of rotary steering drilling technology，on the basis of the brief introduces of classification and characteristics of rotary steering system，explained the field application of AutoTrack series rotary steering tool of BakerHughes in well Weye1HF and well Yongye1HFand summarizes the advantages and disadvantages of the rotary steering tool application.Finally some suggestions on the field application of rotary steering tool are put forward.

rotary steering；Auto Track；Weye1HF Well；Yongye1 HF Well

TE242

A

1004-5716（2016）06-0011-03

2016-02-18

2016-03-11

徐天文（1986-），男（漢族），四川遂寧人，助理工程師，現從事鉆井工程相關工作。