2.CAMCO公司的旋转导向工具
CAMCO公司的旋转导向工具的导向原理与Baker Hughes公司的导向钻井工具类似,都是利用近钻头导向块的伸缩与井壁相互作用产生导向力,但是结构有所不同。主要区别在于没有静止的导向套,3个导向棱块随钻柱一起旋转。当需要在某个方向导向时,每转1周每个导向棱块都要在该方向上伸出1次,顶向井壁产生导向力,转离该方向后,棱块自动缩回。其导向原理与结构如图3和图4所示。
如图4所示,它的控制器、旋转换向阀及测量机构都置于钻柱中间,可以保持相对静止。旋转换向阀可以旋转到任意方向再保持静止,从而使导向棱块只有在旋转到某一方向时,钻井液才驱动棱块伸出达到控制井眼轨迹方向的目的。在钻直井时,旋转控制阀会随钻柱一起旋转,故导向棱块产生的导向力是不断变化的,但这样会造成井眼扩径。
从工作原理也可看出,它会造成井下钻具的横向冲击与振动。同时由于活塞伸缩频繁和液压控制系统的工作介质(钻井液)的作用,工具的磨损与密封是较大的问题。它的导向力大小是固定的,由钻头上的压力降决定。可通过控制导向棱块在某个方向上伸出的时间来调整井眼曲率。在苏格兰一口浅井中的试验证明,它的最大造斜率可达8.5°/30m。
3.HALLIBURTON公司的自动闭环钻井系统
HALLIBURTON公司最近开发研制成功一种控制井斜的井下闭环控制系统,其核心就是可遥控且能自动控制的可变径稳定器。它克服了以往可变径稳定器的缺点,具有以下特点。
(1)扩大了稳定器的径向调整范围。如φ215.90mm稳定器可在184.15~215.90mm之间调节。Φ311.15mm稳定器可在266.70~311.15mm之间调节。直径在调节范围内可任意调节,从而加强了井斜的控制能力。
(2)为稳定器设置了多个控制位置,采用钻井液脉冲遥控技术、电子及液压技术对稳定器的径向位置进行控制。
(3)通过MWD向地面通报稳定器的工作状态。
(4)降低了对调整稳定器所需的压力要求,从而不影响钻井参数的优选。
结束语
自动旋转导向钻井工具具有在旋转钻进时连续导向的能力,可以提高井眼的清洁度和机械钻速,减少压差卡钻。导向时也可选用PDC(金刚石)钻头。还具有井眼轨迹自动控制的能力,从而提高井眼轨迹的光滑度,降低扭矩和摩阻,也就相应地增加了水平井的延伸长度。
如前所述,CAMCO公司旋转导向工具的棱块伸缩频繁,给钻柱与井壁造成震动与冲击,同时加剧活塞的磨损,因此,延长工具使用寿命是一个突出问题。 HALLIBURTON公司的自动变径稳定器可以自动控制井斜,可以完成大位移井绝大部分的工作量,但是没有解决控制方向问题。从目前的发展水平看, Baker Hughes公司的自动旋转导向钻井工具完全解决了旋转钻进的导向问题,自动化程度高,带有随钻测井短节,可以实现地质导向,并已在多口井中实施了商业化使用,不失为一种较为理想的定向井钻井工具。