旋转导向AutoTrak和马达X-treme结合

AutoTrakX-treme---钻井新工艺和新技术交流

贝克休斯钻井与评价钻井技术的的选择，马达还是旋转导向？目前马达技术的发展贝克休斯先进的AutoTrakX-treme®

系统介绍AutoTrakX-treme的应用与全球实际使用情况AutoTrakX-treme在渤海湾的使用经验内容摘要CopyrightBakerHughesInc.2007马达还是旋转导向？一个复杂的问题……??每种选择都有它自身的特点（优点和缺点）

我们最关心的还是哪一种是最适合的？有没有办法把两者的优点结合起来？钻井技术的的选择

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使用何种技术来打井?CopyrightBakerHughesInc.2007马达优点：前部旋转时，钻进速度得到提升(高效能的钻井操作)动力直达钻头(速度x扭矩)良好的金刚石聚晶(PDC)钻头工作参数随钻测井工具与钻头动态部分脱离缺点：方向控制打滑(钻进速度下降)井眼清理不稳定钻头钻力受井身轨迹和摩擦力影响钻柱转数受马达弯曲限制(疲劳限制)井径测量当中，可能发现井筒质量不规则现象在旋转模式下钻头偏轴旋转在旋转模式下钻头承受侧向荷载/出现偏轴旋转动作在旋转模式下可能出现超径井眼随钻测井工具传感器与钻头间有间隔CopyrightBakerHughesInc.2007旋转导向优点连续旋转，不打滑优良而持续的井眼清理轨迹平滑井筒在规格径内钻头集中钻头侧向荷载量低随钻测井工具传感器贴近钻头无马达压力下降现象缺点旋转力由地表传送随钻测井工具未能与钻头动态部分脱离钻柱受冲击套管、钻柱和下部钻具组合易磨损CopyrightBakerHughesInc.2007Navi-DrillULTRAX-treme

马达技术的发展与进步CopyrightBakerHughesInc.2007普通马达动力定子特点:内径相同的圆柱形钢套橡胶定子部分不等厚X-treme马达定子特点:一次性成型的波状外形钢套薄且等厚的橡胶定子部分钢制定子轮廓橡胶定子轮廓X-treme技术的动力部分及原理CopyrightBakerHughesInc.2007X-treme马达3D外观展示CopyrightBakerHughesInc.200763/4”X-treme63/4”Ultra

同样尺寸和长度

同样定转子比排量(l/min)

扭矩(Nm)驱动转速(rpm)压力(bar)橡胶部分定子部分X-treme马达的动力CopyrightBakerHughesInc.2007AutoTrakX-treme–

标准BHA组成CopyrightBakerHughesInc.2007综合高动力马达和高速旋转闭环系统高旋转速度和扭矩传送至钻头(最高可达到400转/分)更低的地表旋转速度-由井眼清理和振动程度决定与导向装置双向通讯–实时诊断、近钻头井斜具有可调性的随钻测井服务水平在马达下的下部钻具组合短较低的转速较高的转速双向通讯集成的X-tremeModular马达集成的MWD/LWDAutoTrakX-treme马达集成旋转导向钻井系统CopyrightBakerHughesInc.2007双向通讯动力模块和“M30BUS”实现硬连接与导向装置进行双向通讯可实现实时调控:近钻头倾角导向系统诊断，实时肋板工作状态。。。。。。通过迅速有效地识别由地层变化或系统故障导致的导向反应不规律现象而确保精确地控制偏差没有臆测，正确的决断，将油井价值最大化.CopyrightBakerHughesInc.2007CopyrightBakerHughesInc.2007钻得更加快速降低成本可实现提早开采钻得更加深远增加每眼井的产量减少所需井眼的数量能钻达难以到达的油层或储油区能显著地减少套管和钻柱的磨损降低风险和成本AutoTrakX-treme系统的能力如何?CopyrightBakerHughesInc.2007应用–钻得更快钻头钻力=速度x扭矩钻进速度和钻头钻力成正比(系数~1.3至2.0)X-treme技术定子高扭矩，不会降低传统马达的速度AutoTrak导向装置比任何其他旋转导向系统速度更高4¾”和6¾”额定值高达400转/每分钟,9½”额定值高达

300

转/每分钟其他竞争对手的产品~220

转/每分钟CopyrightBakerHughesInc.20079½”AutoTrakX-tremerunningatΔP350psi&totalbitspeed200RPMgives380hpMorethanmaxofaHummerH3TEqualtomaxofaFerrariF355GTSHummerH3T:max350hp9½”AutoTrakX-treme:max950hpFerrariF355GTS:max380hp应用–钻得更快CopyrightBakerHughesInc.2007应用–钻得更快好处节省钻井成本降低风险提前投产RefSPE/IADC国际钻井承包商协会文件98471:新钻井技术的引进提高了北海老油产的产油表现.CopyrightBakerHughesInc.2007应用–钻得更快英国一口海上的大位移井14¾”的井眼使用效果十分明显，ROP大幅增加！CopyrightBakerHughesInc.2007可钻达的井深通常受到钻机性能限制地表提供旋转效率低下摩擦力导致:钻机或钻杆的扭矩过大振动造成：钻头旋转不良额外的扭矩和阻力钻杆屈曲造成：额外的扭矩和阻力钻头重力传送不足疲劳造成钻杆损坏的危险应用–钻得更远CopyrightBakerHughesInc.2007使用AutoTrakX-treme系统动力从泥浆液压力转换成钻头的旋转钻力所需钻压更低–压曲更少RefSPE/IADC国际钻井承包商协会文件91810:高性能钻井马达和旋转导向系统的组合将两种钻井方法的优势结合起来，并延伸了钻井极限。（见后图）应用–钻得更远

CopyrightBakerHughesInc.2007应用–钻得更远使用标准AutoTrakG3.0系统钻至23,232英尺时,无法继续钻进,钻井扭矩接近钻机极限，而且扭力振动使得使得钻头能量耗尽。改用AutoTrakX-treme继续钻井，又多钻出6,000多英尺才到达总井深。CopyrightBakerHughesInc.2007应用–钻得更远好处–更多的油气产量油藏接触和采收率的提高-采油指数达到油田的开采极限油田开发策略的拓展水锥/气锥–更少、更晚好处–更少的油气田开发成本更少的井更少的井位更少的海底管线铺设FigurefromAADE-03-NTCE-16油井长度对产量所产生的效果CopyrightBakerHughesInc.2007旋转钻井会使钻杆和套管产生磨损磨损和钻柱总回转数(REV)成正比 REV=(转速/机械钻速)x井段长度AutoTrakX-treme系统提高了机械钻速，同时只需要一定的地表转数来清理井眼和避免振动和粘滑应用–减小钻杆/套管的磨损CopyrightBakerHughesInc.2007例子:井段长度:

5000英尺标准RSS转数:

150转/分AutoTrakX-treme系统转数:

120

转/分标准RSS钻进速度:

30英尺/时AutoTrakX-treme系统钻进速度:

50英尺/时标准旋转导向的总回转数:

1,500,000AutoTrakX-treme系统的总回转数:

720,000使用AutoTrakX-treme系统能减小52%的旋转磨损应用–减小钻杆/套管的磨损CopyrightBakerHughesInc.2007应用–减小钻杆/套管的磨损RefSPE/IADC国际钻井承包商协会文件104623:新技术的应用提升了在印度西海岸的多分支井油田开采的钻井绩效–降低风险和成本，并增加了产量RSSAutoTrakX-tremeCopyrightBakerHughesInc.2007好处–更低的成本和更低的风险钻柱的磨损更少降低钻柱更换的成本降低钻柱更新和摆放配置的时间套管的磨损更少提高完钻密封件的密封性，后期生产封隔器，桥塞坐封等保持了套管的完整性重钻井时,套管也许已经磨损或腐蚀，最大程度保护套管钻机顶部设备的压力更小停钻时间更少老式钻机可用于钻难度更高的井应用–减小钻杆/套管的磨损CopyrightBakerHughesInc.2007从造斜器旋转钻出有很大风险在经过高局部狗腿度(DLS)时旋转会对下部钻具组合造成损害旋转的下部钻具组合经过时会对造斜器造成损害通常的解决方法:长鼠洞或专用鼠洞下钻新的解决方法:使用AutoTrakX-treme系统，先滑动钻进，直到能在新井眼中使用随钻测井和下部钻具组合后在旋转，同时还能降低风险。应用–造斜器安全侧钻CopyrightBakerHughesInc.2007AutoTrakX-treme的第一口井:

2004年2月–丹麦海上平台AutoTrakX-treme总钻井进尺:3,648,093

英尺/1,111,924米4¾”工具系统:786,844

英尺(239,831

米)6¾”工具系统:1,951,283

英尺(594,753

米)9½”工具系统:909,902

英尺(277,339

米)AutoTrakX-treme总循环时间:121,262

小时4¾”工具系统:28,487

小时6¾”工具系统:60,911

小时9½”工具系统:31,864

小时AutoTrakX-treme

全球作业汇总–更新日期27th

Jun2011CopyrightBakerHughesInc.2007AutoTrakX-treme

亚太作业汇总-更新日期27th

Jun2011共作业292口井，且基本所有参与施工的井都是具有挑战的井。AutoTrakX-treme在亚太区总钻井进尺:

1,381,954英尺/421,221米亚太区市场占全球超过1/3的市场份额。

CopyrightBakerHughesInc.2007AutoTrakX-treme

渤海湾使用情况项目背景和挑战

甲方：中国海洋石油天津有限公司CCLT地点：渤海湾，中国，锦州25-1日期：2011年1月两口井的8½’’井段；三口井的6’’井段甲方遇到如下困难：当钻遇东营2-东营3时，(该地层几乎全是泥岩，垂深1400-1700米)，常规旋转导向系统（AutoTrak）钻具组合的机械钻速最低降至3.9米/小时；尝试了一系列方法来提速，没有效果。CopyrightBakerHughesInc.2007AutoTrakX-treme

渤海湾使用情况贝克休斯的解决方案和成果快速组建了跨部门的团队，查明了机械钻速降低的根本原因并且找到了软泥岩钻井的解决方案针对该地层采用了AutoTrak-X钻具组合(包括：旋转导向系统/模块马达/随钻测量、测井短节/双向通讯和供电短节)井名B2HB2HB5HB1HB8HB5HB5HB2HB3HB3H井眼尺寸（英寸）8.5”8.5”8.5”8.5”8.5”6”6”6”6”6”入井趟数5656678856机械钻速（米/小时）15.183.8219.3223.9623.527.9523.9019.9223.3824.2CopyrightBakerHughesInc.2007AutoTrakX-treme

渤海湾使用情况平均机械钻速在8.5’’井段提高了2.4倍，在6’’井段提高了2.9倍。平均机械钻速(米/小时)旋转导向钻具组合旋转导向+模块马达钻具组合8.5‘’井段9.823.86‘’井段7.923.3CopyrightBakerHughesInc.