旋轉導向隨鉆測控技術

■ 王忠良 李金剛 黃 川

測井園地

旋轉導向隨鉆測控技術

■ 王忠良 李金剛 黃 川

水平井開發作為提高單井產量及采收率的重要手段已在長慶區塊普遍應用，而優質、高效地完成薄油層長水平段水平井開發則是其中技術難點。因此，隨鉆測井（Logging While Drilling，LWD）技術的作用顯得尤為重要。

經過近30年的發展，旋轉導向技術已經日趨成熟，國際三大油服企業都推出了性能可靠的選擇導向系統，本文以貝克休斯AutoTrakGT4G為例，介紹旋轉導向隨鉆測井技術。

傳統隨鉆測井技術采用的滑動導向系統，在鉆長水平段水平井時，由于上部鉆柱不旋轉，會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。計算和實踐均證明，水平井的水平段極限延伸能力受到了限制。而貝克休斯旋轉導向隨鉆測控技術，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最小轉盤轉速：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：10°/30m；非旋轉：30°/30m

旋轉導向隨鉆測井系統打破了傳統隨鉆測井系統的單向通訊模式，實現了可在地面實時發送指令，保證了地面與井下工具的有效通訊。該系統也可實時測量近鉆頭井斜、旋轉方位，實時計算井底軌跡，并含有多種智能化鉆進模式，大幅提高控制軌跡的精準性。由于全井段旋轉鉆進，因此可以減小鉆具磨阻扭矩，降低施工風險 ，平滑井眼，最大限度延長水平位移。

對于水平段地質導向來講，隨鉆測量儀器離鉆頭越近越好，其成像探邊功能也會大大提高地質導向的效果。AutoTrak有可實時測量近鉆頭井斜、旋轉方位的功能，可以幫助工程人員精準掌握工具在地層中的位置，更好地控制實鉆軌跡。

地質模型修正主要是根據伽馬成像圖計算視地層傾角。傳統的自然伽馬測井沒有方位信息，雖然能根據控制井算視地層傾角，但利用伽馬成像技術，在任何情況下特別是在控制井數量少時，只要軌跡穿過一個層面，就可以獲取穿越點處該層面的視地層傾角信息。根據實時計算得到的視地層傾角實時更新地質模型，相對更準確、客觀的得到軌跡與地層的位置關系，從而為井眼軌跡調整贏得時間，真正實現地質導向實時決策。

（1）大幅降低鉆具磨阻扭矩。由于旋轉導向系統采用全井段旋轉送進鉆桿，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滑動鉆進時小的多，降低了井下事故發生的概率。

（2）有效提高機械鉆速，縮短周期。結合施工鉆井隊缺少頂驅，無法提供持續高轉速的情況，為了提高機械鉆速，隨鉆測井技術人員決定從二開接井到完鉆一直使用旋轉導向系統自帶的X-treme模塊馬達。該馬達具有雙向通訊的功能，可將地表較低轉速轉化為較高轉速提供給鉆頭，并具有強大的功率和扭矩輸出，比常規泥漿馬達高60%，效率更高。

（3）井眼軌跡平滑。由于旋轉導向體統無需常規螺桿進行定向鉆進，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，井身質量好。

與傳統滑動導向隨鉆系統相比，旋轉導向隨鉆系統可以更精細地控制井眼軌跡，更好地指導實鉆軌跡在目的層中穩定地穿行，提高儲層鉆遇率。該系統不僅能提供地面參數、工程參數而且能提供鉆井安全數據和各種測井參數、成像數據，為安全施工提供了保障同時也可取消電纜測井，縮短鉆井周期。