深井鉆進(jìn)時(shí)井底鉆頭造斜導(dǎo)向系統(tǒng)的分析與建議

湯鳳林，НескоромныхB.B.，趙榮欣，周 欣，段隆臣

（1.上海市建筑科學(xué)研究院有限公司，上海 200032；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院，湖北 武漢 430074；3.СибирскийФедеративныйуниверситет，г.Красноярск，660095，Россия；4.湖北省地震局，湖北 武漢 430064）

1 概述

何謂深井？如何界定？國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣鉆 井 工 程 術(shù) 語(yǔ)》（GB/T 28911—2012）將4500～6000 m深度的井定為深井，6000～9000 m的井定為超深井，大于9000 m的井稱(chēng)為特深井；地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《地質(zhì)巖心鉆探規(guī)程》（DZ/T 0227—2016）將1000～3000 m的鉆孔稱(chēng)為深孔，超過(guò)3000 m的鉆孔稱(chēng)為特深孔；大陸深部鉆探孔深劃分為淺鉆（深度＜2000 m）、中 深 鉆（深度2000～5000 m）、深鉆（5000～8000 m）和超深鉆（深度＞8000 m）和超萬(wàn)米的特深鉆井［1-9］。

但是無(wú)論如何劃分，其共同點(diǎn)皆是：隨著深度的增加，地層壓力變大，井壁穩(wěn)定性變差，溫度升高，井眼軌跡難以控制，鉆進(jìn)遇到很多困難。井眼越深，井筒越長(zhǎng)，哪怕開(kāi)始時(shí)小的偏斜，也會(huì)造成井底“差之毫厘，失之千里”［1-9］。

在深井鉆進(jìn)中，特別是超深井鉆進(jìn)中，為了提高鉆井效率、保證鉆井質(zhì)量和降低井眼彎曲強(qiáng)度，一般都使用鉆柱下部組合裝置（КНБК）。在這種組合裝置中，常常使用滿眼鉆具，見(jiàn)圖1（a）。滿眼鉆具中，一般要用3～5個(gè)扶正器（穩(wěn)定器），上扶正器可以抵消由于其上鉆具彎曲產(chǎn)生的橫向力，使其下鉆具居中。中扶正器可以抵消其上一根鉆鋌一旦彎曲產(chǎn)生的橫向力，使其下部鉆鋌處于井眼中心，也可幫助下扶正器抵消橫向力。下扶正器的作用是抵消地層橫向力，限制鉆頭橫向移動(dòng)。鉆具上至少要有3個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)，通過(guò)三點(diǎn)直線性來(lái)保持井眼的直線性和限制鉆頭的橫向移動(dòng)。俄羅斯科拉超深井SG-3使用的鉆柱井底下部組合鉆具，見(jiàn)圖1（b）。使用上述井底組合鉆具時(shí)，可以產(chǎn)生動(dòng)力學(xué)分力，起動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定作用，有利于使鉆具圍繞井眼中心線回轉(zhuǎn)，減緩井筒彎曲，提高鉆井效率，保證鉆井質(zhì)量［1］。

圖1 井底鉆具組合Fig.1 Downhole drilling assembly

在井眼下部組合鉆具中常用的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定裝置（扶正器），其主要類(lèi)型及特點(diǎn)見(jiàn)表1［10］。

表1 動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定作用裝置（扶正器）類(lèi)型Table 1 Types of dynamic stabilization devices

在鉆柱下部組合鉆具中，鉆鋌起著重要的作用，常用的鉆挺有偏心鉆鋌和主軸慣性矩不同的鉆鋌，見(jiàn)圖2。

圖2 偏心鉆鋌、主軸慣性矩不同鉆鋌的剖面Fig.2 Cross-section of the eccentric drilling collar and the drilling collar with different axial rigidity

2 回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)（RSS）

在深部鉆井中，俄羅斯專(zhuān)家建議大力使用回轉(zhuǎn)導(dǎo) 向 系 統(tǒng)Роторныеуправляемыесистемы——РУС（Rotary Steerable System——RSS），其中破碎巖石是利用頂驅(qū)鉆桿驅(qū)動(dòng)的鉆頭以回轉(zhuǎn)方式進(jìn)行的，同時(shí)利用孔底鉆頭造斜系統(tǒng)進(jìn)行造斜鉆進(jìn)。在這種系統(tǒng)中，含有遙控系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)，可以控制井眼的方向，精度很高（±0.1°），鉆井深度可達(dá)13 km，回次長(zhǎng)度可以達(dá)到1000 m。這是一套遠(yuǎn)距離控制的電子機(jī)械設(shè)備智能導(dǎo)向系統(tǒng)，見(jiàn)圖3［10-21］。

圖3 井底鉆頭造斜系統(tǒng)框圖Fig.3 Block scheme of the downhole bit deflection system

從圖3可見(jiàn)，這種系統(tǒng)具有獨(dú)立的電源4，操作人員通過(guò)計(jì)算機(jī)10進(jìn)行控制，形成信號(hào)，將其通過(guò)鉆井液或電磁輻射通道8傳到井底裝置，在此通過(guò)電子部件3和造斜器具1的驅(qū)動(dòng)裝置2給出井眼方向需要改變的設(shè)計(jì)方向。同時(shí)，遙測(cè)系統(tǒng)5隨時(shí)監(jiān)測(cè)井眼彎曲角度參數(shù)，通過(guò)電子部件6和信號(hào)傳遞部件7，把信號(hào)傳遞給地面信號(hào)接收和放大部件9、計(jì)算機(jī)10、井場(chǎng)平臺(tái)目控鉆進(jìn)情況的儀器11和操作人員。如此相互作用結(jié)果，可以相當(dāng)準(zhǔn)確地確定出修改井眼方向的方案。

使用這種回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）不會(huì)使井筒變窄，有利于有效排除巖屑；

（2）由于可以有效排出巖屑，防止其沉淀，有利于巖石破碎過(guò)程，所以提高了鉆井速度；

（3）由于整個(gè)鉆柱都是回轉(zhuǎn)的，減少了鉆柱和井壁的摩擦力，增加了鉆井深度；

（4）由于回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)沒(méi)有與套管柱、造斜器具和井壁接觸的活動(dòng)零部件，所以降低了卡鉆的風(fēng)險(xiǎn)。

3 回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的形式

回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)主要是利用鉆頭的偏置來(lái)進(jìn)行造斜，它有3種形式，即推動(dòng)鉆頭造斜（push-the-bit）方式、指點(diǎn)鉆頭造斜（point-the-bit）方式以及把二者結(jié)合起來(lái)的回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)［10］。

3.1 利用推動(dòng)鉆頭造斜（push-the-bit）方式的回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)

這種方式主要是利用在造斜力POT的作用下銑切井壁，非對(duì)稱(chēng)破碎井底巖石，以增加井眼彎曲強(qiáng)度。在鉆頭造斜系統(tǒng)中，依靠的是由于以壓力Pp向井壁施加壓力的切削塊2的伸出而使鉆頭產(chǎn)生的造斜力POT（見(jiàn)圖4和圖5）所致。

圖4 利用推動(dòng)鉆頭造斜的回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)Fig.4 RSS with bit deflection

圖5 利用鉆頭徑向位移回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)彎曲半徑計(jì)算用圖Fig.5 Diagram for calculating the distortion radius of RSS with bit radial displacement

造斜力POT與沖洗液的壓力、從水力腔室方面看伸出切削塊的面積有關(guān)［10］，即：

式中：ρж——水力腔室中的沖洗液壓力，MPa；Sп——從水力腔室方面看伸出切削塊的面積，m2；L——RSS的長(zhǎng)度，m；l2——伸出切削塊到穩(wěn)定器的距離，m。

如果鉆頭半徑Rд=147.65 mm，殼體半徑Rо=122 mm，穩(wěn)定器半徑Rц=140 mm，l1=0.7 m，l2=2.5 m，切削塊伸出高度H=30～26.75 mm，則按公式計(jì)算得曲率半徑R=152～350 m［10］。

切削塊2的驅(qū)動(dòng)裝置是由水力（鉆井液）驅(qū)動(dòng)的，是利用后來(lái)向相應(yīng)液壓室供給的鉆井液實(shí)現(xiàn)的。為了增加造斜角度，轉(zhuǎn)動(dòng)切削塊，使其位于井筒的底部，壓向井筒的下幫。如果想減小造斜角度，則切削塊可以壓向井筒的上幫。利用遙測(cè)系統(tǒng)發(fā)出的指令，可以沿著水力脈沖通道或電磁聯(lián)系通道，決定鉆頭銑鞋啟動(dòng)的時(shí)間和力度。位于造斜器部件5上方的控制部件，帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)閥門(mén)（盤(pán)閥），根據(jù)鉆柱的轉(zhuǎn)動(dòng)情況關(guān)閉或開(kāi)啟向裝有切削具的腔室供給鉆井液的通道。Power Drive SRD系統(tǒng)盤(pán)閥控制結(jié)構(gòu)如圖6所示［8］。

圖6 Power Drive SRD系統(tǒng)盤(pán)閥控制結(jié)構(gòu)示意Fig.6 Plate valve control structure in Power Drive SRD

從圖6可見(jiàn)，鉆井過(guò)程中鉆柱內(nèi)、外的鉆井液壓力差是該系統(tǒng)支撐翼肋支出的動(dòng)力?？刂戚S從控制平臺(tái)延伸到下部的翼肋支出控制機(jī)構(gòu)，底端固定有上盤(pán)閥，上盤(pán)閥的轉(zhuǎn)動(dòng)角度由穩(wěn)定平臺(tái)控制。下盤(pán)閥固定在井下偏置工具內(nèi)部，隨鉆柱一起轉(zhuǎn)動(dòng)，其上部的（鉆井液）壓力孔分別與翼肋支撐液壓腔體相通。導(dǎo)向系統(tǒng)進(jìn)行工作時(shí)，穩(wěn)定平臺(tái)控制上盤(pán)閥相對(duì)穩(wěn)定，而隨鉆柱一起回轉(zhuǎn)的下盤(pán)閥上的液壓孔，將依次與上盤(pán)閥上的高壓孔接通，鉆柱內(nèi)部的高壓鉆井液通過(guò)該臨時(shí)接通的高壓通道進(jìn)入相關(guān)的翼肋支撐液壓腔體，在鉆柱內(nèi)外壓力差的作用下，翼肋被支出。這樣，隨著鉆柱的回轉(zhuǎn)，每個(gè)支撐翼肋都將在相同位置支出，為鉆頭提供一個(gè)測(cè)向力，產(chǎn)生導(dǎo)向作用。

本系統(tǒng)可以同步測(cè)量切削具作用的部位和力度，對(duì)井壁施加作用，從而引導(dǎo)鉆頭的方向。鉆頭可以通過(guò)側(cè)部裝置以銑切井壁方式來(lái)保證井筒彎曲。所以，在RSS系統(tǒng)的彎曲過(guò)程中，鉆頭起著很大的作用，故對(duì)鉆頭有一定的要求［1-7］。

Schlumberger公司研發(fā)的大功率、進(jìn)行強(qiáng)力彎曲的Power Drive Vortex控制系統(tǒng)，見(jiàn)圖7。該系統(tǒng)使用的是轉(zhuǎn)子-定子7×8的井底螺桿鉆具，沖洗液用量為77 L/s時(shí)的扭矩為24.4 kN·m。該系統(tǒng)鉆頭的直徑為279.4～120.7 mm，系統(tǒng)長(zhǎng)度為15.42 m［10］。

圖7 鉆頭造斜的Power Drive Vortex控制系統(tǒng)Fig.7 Control system of Power Drive Vortex with bit deflection

控制系統(tǒng)使用的Control Collar（能源部件+電子部件），見(jiàn)圖8｛10｝。

圖8 控制系統(tǒng)用的Control Collar(能源部件+電子部件)Fig.8 Energy part and electronic part of Control Collar for the control system

Control Collar部件由鉆鋌和置于其中的Control Unit組件組成。Control Unit組件含有2個(gè)葉輪，這2個(gè)葉輪由沖鉆井液流驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)，由2個(gè)磁矩發(fā)生器帶動(dòng)，向2個(gè)彼此相反的方向回轉(zhuǎn)。這個(gè)Control Unit組件還裝有與遙測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)連接用的天線、與切削具控制閥門(mén)連接的軸，以及控制用傳感器和裝置的電子部件。

Control Unit的目的是保持鉆頭切削具造斜方向與儀器初始安裝的記錄程序或從地表聯(lián)系通道傳來(lái)的程序規(guī)定的方向一致。

從圖8可見(jiàn)，鉆井液通過(guò)鉆柱和本系統(tǒng)時(shí)，帶動(dòng)葉輪和固定在其上的磁鐵回轉(zhuǎn)。從位于傳感器軟件包中的傳感器系統(tǒng)向Control Unit發(fā)出要求其圍繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的指令。根據(jù)要求Control Unit轉(zhuǎn)動(dòng)方向的不同，如果向磁矩發(fā)生器供給相應(yīng)的電壓（電流），則反磁矩使儀器向某個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，如果需要Control Unit逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，則下面的磁矩發(fā)生器需要逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)。向下面的磁矩發(fā)生器供給相應(yīng)的電壓（電流），產(chǎn)生的電磁場(chǎng)與磁鐵相互作用，產(chǎn)生反磁矩，使Control Unit逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。

傳感器組件中的儀器有：測(cè)量地磁場(chǎng)和與儀器軸線定向的地磁場(chǎng)（磁方位角）的三軸磁力儀、測(cè)量地球重力場(chǎng)和與儀器軸線定向的地磁場(chǎng)（頂角）三軸加速度計(jì)、2個(gè)互相垂直并測(cè)量回轉(zhuǎn)頻率和控制相對(duì)Control Collar位置的二軸磁力儀和控制儀器相對(duì)其軸線回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)傳感器。

3.2 利用指點(diǎn)鉆頭（point-the-bit）造斜方式的回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)

這種利用指點(diǎn)鉆頭（point-the-bit）造斜方式的回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)是利用造斜器具的內(nèi)軸彎曲來(lái)指導(dǎo)鉆頭造斜鉆進(jìn)的，例如利用Geopilot系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，內(nèi)軸彎曲點(diǎn)位于鉆頭上方的外殼內(nèi)部，見(jiàn)圖9。

圖9 利用指點(diǎn)鉆頭（point-the-bit）造斜方式的回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)彎曲半徑計(jì)算用圖Fig.9 Diagram for calculating the distortion radius of RSS with point-the-bit deflection

對(duì)于Geopilot系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其有關(guān)參數(shù)a=b=2.25 m，l1=0.8 m，l2=4.5 m，Dц=244 mm，在用直徑295.3 mm鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，經(jīng)過(guò)計(jì)算造斜器具內(nèi)軸的撓度等參數(shù)見(jiàn)表2［10］。

表2 Geopilot系統(tǒng)彎曲半徑等計(jì)算數(shù)據(jù)Table 2 Calculated data of distortion radius of Geopilot system

在Geopilot系統(tǒng)（見(jiàn)圖10）使用的控制用造斜裝置中，有置于鉆頭和鉆具上部的中空軸。在這個(gè)由不銹鋼制成的軸內(nèi)，有沖洗液流通用的內(nèi)部通道。置于外殼不回轉(zhuǎn)部分上部的造斜部件，通過(guò)2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的偏心套把控制的造斜傳給軸，從上面和從下面與偏心套的聯(lián)系是用2個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。

圖10 Geopilot系統(tǒng)造斜器具示意Fig.10 Deflecting tool of Geopilot system

用1個(gè)或2個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)作用的結(jié)果是，偏心套組件可以一起轉(zhuǎn)動(dòng)，也可單個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，把軸推向外殼軸線的一旁，迫使軸彎曲，把軸定向在造斜裝置設(shè)計(jì)安裝角的方向上。位于外殼內(nèi)的專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)密封圈，使鉆井液不能進(jìn)入造斜器具內(nèi)，潤(rùn)滑液在造斜器外面流動(dòng)，保證了系統(tǒng)的壽命和可靠性都非常高。

通過(guò)外殼的軸，靠在固定端的上部軸承、徑向支持軸承和下部游動(dòng)軸承上。當(dāng)偏心套組件使軸彎曲時(shí)，軸不讓軸彎曲高出自己的上部固定端、讓鉆頭在任意方向上偏斜，在自由回轉(zhuǎn)的下部支撐軸承之間彎曲。由于鉆頭的主要載荷是通過(guò)外殼傳遞的，因此軸要做成比較細(xì)的和容易控制的。

位于鉆頭部件上部的計(jì)算機(jī)控制的部件，對(duì)軸的偏斜進(jìn)行控制。

在指點(diǎn)鉆頭造斜（point-the-bit）方式的回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)中，可以使用1個(gè)或2個(gè)偏心套。

在使用1個(gè)偏心套的回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)中，偏心套置于造斜器外殼的內(nèi)部，偏離造斜器外殼橫斷面幾何中心一定距離，這是為了保證在鉆進(jìn)過(guò)程中井眼不偏斜，因?yàn)槠奶椎钠目缀驮煨逼魍鈿な峭S的，見(jiàn)圖11。工作情況如下。偏心套1可以在圍繞η方向上的自身軸線上回轉(zhuǎn)，也可在圍繞在τ方向上的外殼-定子2的軸線上回轉(zhuǎn)。裝有鉆頭5的軸-轉(zhuǎn)子3，在偏心套1內(nèi)以ω速度回轉(zhuǎn)。外殼-定子2被伸出式卡瓦4固定在井內(nèi)。偏心套1的轉(zhuǎn)動(dòng)，是利用根據(jù)計(jì)算機(jī)控制過(guò)程電子部件指令進(jìn)行工作的伺服機(jī)具完成的。偏心套1的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)內(nèi)軸-轉(zhuǎn)子3的軸偏離外殼2的中心軸線，其數(shù)值為△，鉆頭根據(jù)偏心套1在外殼-定子中的位置向這個(gè)或那個(gè)方向偏斜。圖11（a）是鉆孔不彎曲，偏心套1內(nèi)孔和軸3同軸（Δ=0），鉆頭5不造斜的情況。圖11（b）、11（c）是偏心套1轉(zhuǎn)動(dòng)、使軸3彎曲、鉆頭5造斜鉆進(jìn)方向改變，井眼在圖內(nèi)所示6方向內(nèi)彎曲的情況。

圖11 鉆頭偏斜的回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)工作示意Fig.11 Working scheme of RSS with bit deflection

在回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)中，有帶2個(gè)偏心套的設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖12），可以使這2個(gè)偏心套不偏離造斜器外殼的幾何中心。在這種情況下，因?yàn)橛?個(gè)調(diào)整鉆頭偏斜角度的系統(tǒng)，所以可以更好地控制井眼曲率加大的過(guò)程。

圖12 偏心套不同位置示意Fig.12 Eccentric sleeves in different positions

圖13示出了另一種利用對(duì)稱(chēng)圓環(huán)套橫向偏斜來(lái)使驅(qū)動(dòng)軸彎曲的示意圖。這種方案是可能的，但是要有另外一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置。如果造斜器外殼尺寸有限，要求圓環(huán)套和軸做橫向位移，則做到這一點(diǎn)是比較困難的。

圖13 造斜部件位置和曲率增大示意Fig.13 Deflecting tool position and increasing of distortion intensity

3.3 推動(dòng)鉆頭造斜（push-the-bit）+指點(diǎn)鉆頭造斜（point-the-bit）的回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)——Power Drive Archer

Power Drive Archer回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)是把利用鉆頭造斜（push-the-bit）方式的回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的性能和把利用改變鉆頭偏斜方向（point-the-bit）方式的回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的性能結(jié)合起來(lái)的回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)［10］。

利用這個(gè)系統(tǒng)可以自動(dòng)保持井眼的空間位置（彎曲角度）。根據(jù)井眼直徑（406.4～660.4 mm）的不同，利用本系統(tǒng)可以使井眼的彎曲強(qiáng)度達(dá)到0.1°～0.3°/m［10］。

與前面討論的回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)不同，本系統(tǒng)不是利用從外面伸出的切削塊對(duì)地層施加壓力，而是利用加重鉆桿內(nèi)部的4個(gè)驅(qū)動(dòng)活塞，從內(nèi)部對(duì)在萬(wàn)向接頭回轉(zhuǎn)的圓柱形轉(zhuǎn)動(dòng)套施壓，把鉆頭定位在希望的方向上（見(jiàn)圖14和圖15）。此外，在接觸井壁時(shí)，位于萬(wàn)向接頭上方套環(huán)外表面上的4個(gè)穩(wěn)定器切削塊，把側(cè)壓加到鉆頭上，使系統(tǒng)按照鉆頭造斜方式進(jìn)行工作。在這種系統(tǒng)中，所有活動(dòng)零件都置于內(nèi)部，可以防止井內(nèi)不良環(huán)境的作用，所以損壞的風(fēng)險(xiǎn)較小，可以增加使用壽命。

圖14 Power Drive Archer回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)Fig.14 RSS combining push-the-bit RSS with point-the-bit RSS

圖15 Power Drive Archer回轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)萬(wàn)向接頭和驅(qū)動(dòng)軸的部件Fig.15 Universal joint and drive shaft parts in Power Drive Archer RSS

置于鉆頭端部附近、用于定位的內(nèi)閥，把一小部分鉆井液供給活塞，鉆井液帶動(dòng)活塞對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)套環(huán)施壓，保證鉆頭按設(shè)計(jì)方向定向和井眼彎曲。

鉆井液閥門(mén)在空檔情況下是連續(xù)回轉(zhuǎn)的，所以鉆頭對(duì)井壁的壓力是均勻分布的，鉆孔的方向是穩(wěn)定的。

利用這種系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)斜鉆進(jìn)、增斜鉆進(jìn)、降斜鉆進(jìn)、左扭方位、右扭方位、降陡增方位等。

伽馬輻射強(qiáng)度、頂角和方位角等參數(shù)，在鉆頭的上方進(jìn)行測(cè)量，可以幫助操作員有效控制鉆井過(guò)程。這些參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)值，利用控制部件，通過(guò)水力脈沖聯(lián)系通道的遙測(cè)方法傳到地面。工作人員從地面將指令傳到導(dǎo)航部件，將其變成鉆井液供給速度的振蕩信號(hào)，對(duì)鉆進(jìn)過(guò)程進(jìn)行導(dǎo)航。

4 分析討論與建議

根據(jù)上述資料可做如下分析與討論。

（1）回轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)（RSS）是一種高度智能化和自動(dòng)化的井眼軌跡控制系統(tǒng)，是由井下閉環(huán)控制的鉆頭偏置機(jī)構(gòu)與無(wú)線測(cè)量傳輸儀器（MWD/LWD）聯(lián)合組成的復(fù)雜器具系統(tǒng)組成的?；剞D(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井中，該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)測(cè)量實(shí)鉆軌跡與設(shè)計(jì)軌跡或地質(zhì)目標(biāo)的偏差方向、距離，按照要求的造斜率和回轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具造斜能力給出相應(yīng)的控制指令，改變導(dǎo)向偏置工具面向位置和造斜率，使實(shí)鉆軌跡盡量向設(shè)計(jì)軌跡或地質(zhì)目標(biāo)靠近，并沿校正的設(shè)計(jì)軌跡鉆進(jìn)，準(zhǔn)確鉆到目標(biāo)。

（2）這種系統(tǒng)是在鉆柱回轉(zhuǎn)情況下進(jìn)行導(dǎo)向的，所以井眼凈化效果更好，延深能力更強(qiáng)；可以連續(xù)導(dǎo)向，井眼軌道更為光滑；工具設(shè)計(jì)制造模塊化、集成化，能夠連續(xù)、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)鉆頭的鉆進(jìn)方向，引導(dǎo)鉆頭在最佳位置鉆進(jìn)；具有雙向通信能力，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)鉆進(jìn)方向，具有創(chuàng)新性。

（3）這種系統(tǒng)可以用于垂直井、斜井和水平井鉆進(jìn)，使用范圍較寬，使用效果較好，具有積極使用和推廣價(jià)值。

（4）這種系統(tǒng)美國(guó)已經(jīng)研發(fā)多年，俄羅斯也在積極使用，我國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司等也在進(jìn)行研究并取得一定效果。建議我國(guó)地質(zhì)深鉆有關(guān)單位對(duì)此引起重視，進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，確認(rèn)其創(chuàng)新性、可用性和合理性，將其早日用于深鉆和超深鉆探工程中。