旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向隨鉆測控技術(shù)

■ 王忠良 李金剛 黃 川

測井園地

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向隨鉆測控技術(shù)

■ 王忠良 李金剛 黃 川

水平井開發(fā)作為提高單井產(chǎn)量及采收率的重要手段已在長慶區(qū)塊普遍應(yīng)用，而優(yōu)質(zhì)、高效地完成薄油層長水平段水平井開發(fā)則是其中技術(shù)難點(diǎn)。因此，隨鉆測井（Logging While Drilling，LWD）技術(shù)的作用顯得尤為重要。

經(jīng)過近30年的發(fā)展，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，國際三大油服企業(yè)都推出了性能可靠的選擇導(dǎo)向系統(tǒng)，本文以貝克休斯AutoTrakGT4G為例，介紹旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向隨鉆測井技術(shù)。

傳統(tǒng)隨鉆測井技術(shù)采用的滑動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)，在鉆長水平段水平井時(shí)，由于上部鉆柱不旋轉(zhuǎn)，會(huì)引起摩阻和扭矩過大、方位漂移失控、井眼軌跡不平滑等問題。計(jì)算和實(shí)踐均證明，水平井的水平段極限延伸能力受到了限制。而貝克休斯旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向隨鉆測控技術(shù)，能有效地解決上述難題。

①含沙量：小于0.5%

②最大泵壓：25000psi

③最小轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速：50rpm

④最高鉆壓：67kN

⑤工作溫度：-20～150℃

⑥鉆頭處最大扭矩：12kNm

⑦狗腿度：旋轉(zhuǎn)：10°/30m；非旋轉(zhuǎn)：30°/30m

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向隨鉆測井系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)隨鉆測井系統(tǒng)的單向通訊模式，實(shí)現(xiàn)了可在地面實(shí)時(shí)發(fā)送指令，保證了地面與井下工具的有效通訊。該系統(tǒng)也可實(shí)時(shí)測量近鉆頭井斜、旋轉(zhuǎn)方位，實(shí)時(shí)計(jì)算井底軌跡，并含有多種智能化鉆進(jìn)模式，大幅提高控制軌跡的精準(zhǔn)性。由于全井段旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，因此可以減小鉆具磨阻扭矩，降低施工風(fēng)險(xiǎn) ，平滑井眼，最大限度延長水平位移。

對(duì)于水平段地質(zhì)導(dǎo)向來講，隨鉆測量儀器離鉆頭越近越好，其成像探邊功能也會(huì)大大提高地質(zhì)導(dǎo)向的效果。AutoTrak有可實(shí)時(shí)測量近鉆頭井斜、旋轉(zhuǎn)方位的功能，可以幫助工程人員精準(zhǔn)掌握工具在地層中的位置，更好地控制實(shí)鉆軌跡。

地質(zhì)模型修正主要是根據(jù)伽馬成像圖計(jì)算視地層傾角。傳統(tǒng)的自然伽馬測井沒有方位信息，雖然能根據(jù)控制井算視地層傾角，但利用伽馬成像技術(shù)，在任何情況下特別是在控制井?dāng)?shù)量少時(shí)，只要軌跡穿過一個(gè)層面，就可以獲取穿越點(diǎn)處該層面的視地層傾角信息。根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算得到的視地層傾角實(shí)時(shí)更新地質(zhì)模型，相對(duì)更準(zhǔn)確、客觀的得到軌跡與地層的位置關(guān)系，從而為井眼軌跡調(diào)整贏得時(shí)間，真正實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向?qū)崟r(shí)決策。

（1）大幅降低鉆具磨阻扭矩。由于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)采用全井段旋轉(zhuǎn)送進(jìn)鉆桿，保證了鉆壓的正常傳遞，減少了井下鉆具改變井斜、扭方位過程中的托壓問題，可以有效保證鉆壓正常施加在鉆頭上。施工過程中，鉆具的磨阻扭矩比常規(guī)滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)小的多，降低了井下事故發(fā)生的概率。

（2）有效提高機(jī)械鉆速，縮短周期。結(jié)合施工鉆井隊(duì)缺少頂驅(qū)，無法提供持續(xù)高轉(zhuǎn)速的情況，為了提高機(jī)械鉆速，隨鉆測井技術(shù)人員決定從二開接井到完鉆一直使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)自帶的X-treme模塊馬達(dá)。該馬達(dá)具有雙向通訊的功能，可將地表較低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為較高轉(zhuǎn)速提供給鉆頭，并具有強(qiáng)大的功率和扭矩輸出，比常規(guī)泥漿馬達(dá)高60%，效率更高。

（3）井眼軌跡平滑。由于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向體統(tǒng)無需常規(guī)螺桿進(jìn)行定向鉆進(jìn)，并能智能精確地控制井斜角及方位角，因此鉆出的井眼軌跡平滑，井身質(zhì)量好。

與傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)向隨鉆系統(tǒng)相比，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向隨鉆系統(tǒng)可以更精細(xì)地控制井眼軌跡，更好地指導(dǎo)實(shí)鉆軌跡在目的層中穩(wěn)定地穿行，提高儲(chǔ)層鉆遇率。該系統(tǒng)不僅能提供地面參數(shù)、工程參數(shù)而且能提供鉆井安全數(shù)據(jù)和各種測井參數(shù)、成像數(shù)據(jù)，為安全施工提供了保障同時(shí)也可取消電纜測井，縮短鉆井周期。