旋转导向
旋转导向
1. 定义：
旋转导向技术是现代钻井领域中的一项关键创新，它充分利用了先进的测量、传感和控制技术，以及数据分析手段，使钻井过程更加准确、高效、安全。
旋转导向技术是一种用于控制钻井钻头方向的方法，通过在钻井过程中实时监测并控制钻杆的旋转，从而调整钻头的方向。这种技术使得钻井操作可以更加精确地达到目标地层，并且在水平井和定向井中具有广泛应用。
旋转导向钻井技术作为上世纪 90 年代出现的一种尖端自动化钻井技术，代表着世界钻井技术质的飞跃，旋转导向钻井技术具有钻进时摩阻与扭阻小、钻速高、建井周期短、井眼轨迹光滑、易调控等特点。旋转导向钻井系统作为旋转导向钻井技术的核心，它主要由井下旋转导向钻井系统、地面监控系统以及将上述两部分联系在一起的双向通信技术组成。旋转导向系统按照导向机构工作方式可分为静态偏置和动态偏置，按照导向原理分为推靠式和指向式（如图所示）。综合考虑，旋转导向系统可分为静态推靠式、动态推靠式、静态指向式、动态指向式。推靠式旋转导向底部钻具组合（RSBHA）的偏置稳定器安装在靠近钻头位置，其后面串接若干个钻柱稳定器。在导向过程中，导向工具偏心产生的造斜力使 RSBHA 导向造斜。指向式 RSBHA 的偏置稳定器放于两个稳定器中间，主要通过钻头的转角实现旋转导向。
2. 工作原理：
旋转导向技术通过传感器在钻杆底部测量地层的地磁方向和地磁场强度，然后将这些数据传输到地面上的数据中心。基于这些数据，钻井工程师可以计算出钻头的当前位置和方向，从而对钻头的进一步操作进行精确控制。
3. 应用领域：
（1） 水平井定向井应用
旋转导向技术在水平井和定向井的钻井过程中尤其有用。它可以确保钻井工具沿着预定的轨迹准确前进，从而实现更有效的油气开采。
（2） 造斜应用
造斜性能是评估底部钻具组合 (RSBHA) 性能的重要指标，国内关于旋转导向钻井技术的研究起步较晚，由于相较于指向式，推靠式造斜力较大，能够产生更高的造斜率，目前我国主要采用推靠式 RSBHA，通过引入柔性短节结构增强其造斜性能。
（3）岩屑运移
旋转导向钻具钻井工作过程中，由于井下斜度井段及水平井段的井眼结构的特殊与井眼钻井液水力能量不足，导致岩屑颗粒受到自身重量容易沉降到井眼环空中井壁一侧形成岩屑床；旋转导向钻井工具携带岩屑颗粒能力不佳会导致井眼环空出现钻杆摩阻扭矩高、卡钻杆、压漏井壁；井底流场中的钻头可能会加剧钻头磨损、产生泥包情况及钻具脱落等钻井安全问题。不仅直接增加了钻井成本和钻井安全风险，还限制了旋转导向钻具的井眼轨迹质量以及钻进延伸能力。因此对于旋转导向钻井过程中的岩屑颗粒运移问题、水力参数优选问题的研究变得尤为重要。
旋转导向钻井工具岩屑颗粒运移受多种因素影响，比如：钻井液流速、钻杆转速、井眼偏心度、岩屑颗粒粒径、钻头偏置角度、钻井液物性参数等。
