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旋轉導向pdc鉆頭結構研究初探(更新版)

2026-08-01 08:32上一頁面

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【正文】由于目前可商業化應用的旋轉導向系統都是國外廠商生產，國內對其引進的時間較晚，應用也大多在海洋鉆井中，陸上鉆井鮮有關于這方面的報道，因此其應用范圍就國內來說還是比較窄的。10。因此，此時開展旋轉導向系統適用的PDC鉆頭的先期研究是具有一定的前瞻性意義的。這種保徑結構將保徑墊分成“主動保徑”和“被動保徑”兩種，主動保徑上鑲裝具有刮削井壁功能的切削齒，被動保徑上鑲裝沒有切削功能的耐磨硬質合金塊或采用焊接的方法在其表面敷焊耐磨硬質合金材料，主、被動保徑間隔布置。、連續遞增后傾角鉆頭內錐部分采用較小后傾角（如15176。但在導向初期，冠部刀翼也可能出現局部切削的現象，因此對其冠部的磨損較為嚴重。、推靠鉆頭導向方式當采用推靠鉆頭導向方式時，鉆頭的受力和運動有如下特點：、推靠鉆頭導向方式是以力工作模式工作的，導向工具根據井眼設計要求來調整偏置力的大小和方向，將鉆頭推向所需方向的井壁，通過鉆頭的側向切削來實現導向，因此，這種在導向方式下鉆頭所受的側向力較大，保徑、外排齒容易損壞。、GeoPilot系統圖6圖5GeoPilot系統（圖5）是Halliburton公司下屬的SperrySun公司開發的旋轉導向系統。這種導向方式的特點是鉆頭的側向力大，造斜率高，但旋轉導向鉆出的井眼狗腿大、軌跡波動大、不平滑。由圖上可以看到，當周向均布的三個支撐活塞分別以不同液壓力支撐于井壁時，將使不旋轉外套不隨鉆柱旋轉，同時井壁的反作用力將對井下偏置導向工具產生一個偏置合力。但是，目前國內外對旋轉導向系統的研究基本上都是專注于該系統本身，而對適用于該系統的PDC鉆頭切削結構的研究比較少。采用這種導向系統完全拋開了傳統的滑動導向方式，而代以旋轉導向鉆進方式，可以自動、靈活地調整井斜和方位，大大提高了鉆井速度和鉆井安全性，軌跡控制精度也非常高，完全適合目前開發特殊油藏的超深井、高難定向井、水平井、大位移井等特殊工藝井導向鉆井的需要。圖2是AutoTrak RCLS的工作原理圖。對導向系統的控制是控制該偏置力的大小，而不考慮該偏置力產生的位移，并且該偏置力只是根據導向需要進行調整，而不隨位移的變化而改變。其具體工作原理可見參考文獻[1]。這兩種導向方式對鉆頭受力的影響不同的。因此，相對于推靠鉆頭方式來說，鉆頭所受的側向力較小，由于鉆頭偏斜至預定方向，導向時能夠以主切削齒部分工作，對鉆頭的損害較小。的淺內錐，冠部輪廓可以采用短拋物線形以獲得足夠的布齒密度。、選擇性低扭矩側切保徑圖8這是筆者在對旋轉導向系統兩種導向方式（推靠鉆頭式和指向鉆頭式）進行充分研究后提出的一種新的保徑結構（圖8）。但是隨著該技術的不斷發展，國內各研究機構對這種系統的研究也取得了不少成果，相信在未來不長的時間內國產的旋轉導向系統必然會推向市場從而擴大該系統的應用

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