贝克休斯公司VertiTrak滑动式自动控向垂钻系统

发布网友发布时间：2022-05-10 03:45

共1个回答

热心网友时间：2023-10-29 00:19

一、内容概述

VertiTrak是贝克休斯公司一种先进的垂直钻井系统，整个系统主要由MwD控制单元、高性能动力马达单元以及导向单元三部分组成（图1）。其最大降斜能力可以达到1.50 °/30 m。

图1 VertiTrak结构示意图

1—脉冲阀；2—涡轮发电机；3—液压源；4—测量及控制电路；5—井下马达；6—伸缩导向块；7—钻头；8—非旋转节；9—旋转轴

MWD控制单元包括了测斜传感器、涡轮发电机、泥浆脉冲发生器以及液压控制系统等。涡轮发电机的作用是提供系统电源并驱动液压泵运转。测斜传感器用于监测井眼的倾斜。用于传递井下和井上信息的设备是泥浆脉冲发生器。采用泥浆驱动的X-TREME系列马达构成了垂直钻井系统中的高性能动力马达单元，该高性能动力马达单元可以提供足够的扭矩驱动钻头旋转。导向单元的外套上有3个环向间隔120 °均匀分布的导向块，3个独立的液压柱塞缸分别驱动3个导向块。其主要结构如图2所示。

VertiTrak有两种工作模式，即标准钻进方式以及旋转钻进方式，标准钻进方式也称导向钻进方式（Steermode），旋转钻进方式也称为划眼工作模式（Riboffmode）。当VertiTrak处于标准钻进方式时，由X-TREME马达为钻头提供旋转动力，钻具处在滑动钻进模式，通过测斜仪测量井斜，并将井斜信号通过泥浆脉冲发生器传到地面。此时工具内纠斜液压系统开始工作，驱动3个导向块中的1个或2个外伸以推靠井壁，利用井壁产生的反力使与钻头相连的内钻柱向倾斜位移的反方向运动，以克服井斜趋势。VertiTrak的闭环系统可连续地、以递增的纠斜量进行纠斜，确保钻出垂直而又规则的井眼。当VertiTrak处于划眼工作模式时，3个导向块均收回，VertiTrak不进行纠斜工作，从而相应的可以提高机械转速。

图2 Power-V导向块结构示意图

二、应用范围及应用实例

在自动控向垂直钻井技术进入市场应用以后，国外也开始进行井下闭环旋转导向钻井系统的研发，该系统的核心技术来源于自动控向垂直钻井系统，所不同的是，井下闭环旋转导向钻井系统除了能纠斜以外，还能造斜和稳斜，因此其除了能应用于直井钻探外，还可应用于定向井、水平井以及大位移井的钻进。

虽然研制井下闭环旋转导向钻井系统的公司不少，但由于技术上的难度，能投入商业应用的并不多。

三、资料来源

张萌.2010.自动控向垂钻系统小型化设计的关键技术研究.博士学位论文