旋转导向系统

在钻柱旋转钻进时，随钻实时完成导向功能的导向式钻井系统

旋转导向系统（RSS）是在钻柱旋转钻进时，随钻实时完成导向功能的一种导向式钻井系统，是20世纪90年代以来定向钻井技术的重大变革。RSS钻进时具有摩阻与扭阻小、钻速高、成本低、建井周期短、井眼轨迹平滑、易调控并可延长水平段长度等特点，被认为是现代导向钻井技术的发展方向。

研发历史

2008年，在“国家863计划”的支持下，中国海油旗下控股公司中海油田服务股份有限公司，开始自主研发旋转导向钻井和随钻测井两套系统，历经艰辛探索，终于突破技术瓶颈，形成了具备自主知识产权的商标、系统技术和装备体系。

2014年11月18日，中海油服自主研发的旋转导向钻井和随钻测井系统首次联合完成海上作业。这标志着我国在油气田钻井、测井尖端技术领域打破了国际垄断，有望大幅降低国内油气田开发成本，并为中海油服参与国际高端油田技术服务市场竞争增添重量级砝码。

2015年5月4日，中国自主研发的旋转导向系统和随钻测井系统联袂在渤海完成钻井作业,两套系统一趟钻完成813米定向井段作业，成功命中1613.8米、2023.28米和2179.33米三处靶点，最大井斜49.8°，最小靶心距2.1米，充分证明两套系统具备了海上作业能力。

技术特点

在RSS出现以前，多采用由泥浆马达驱动的滑动导向钻井系统实施导向钻井。该系统的特点是在钻井过程中钻柱不旋转，而是沿井壁轴向滑动，并通过滑动导向工具改变井眼的井斜角和方位角，从而控制井眼轨迹。旋转导向系统与滑动导向钻井系统相比，具有钻速快、井眼质量高、降低压差卡钻风险、可清洁井眼等优点。

主要分类

旋转导向系统按其导向方式可分为推靠钻头式（Push the Bit）和指向钻头式（Point the Bit）两种系统。

1. AutoTrak X-treme系统

AutoTrak X-treme系统是由井下钻井马达驱动的旋转导向系统。其最大的优势是将普通转盘式RSS最高250rpm的转速提高到400rpm。该系统由旋转闭环导向系统Auto Trac和高效钻井马达X-treme组合而成。其特殊设计的模块化结构可以允许BHA持续高速旋转，而X-treme马达的设计也解决了导向数据通过马达传输的问题，真正实现了精确、实时的近钻头导向。

2. Revolution RSS

Revolution旋转导向系统是一种“指向”式的旋转导向系统，导向的主要组件为不可旋转的套筒稳定器、近钻头旋转稳定器和旋转传动轴(drive shaft)。地面导航设施接收到泥浆脉冲传输的LWD信号后确定偏移方向和偏移角度，使传动轴产生偏移。传动轴在套筒稳定器中运转，将扭矩和载荷传递至钻头，“指引”钻头向既定方向前进。近钻头旋转稳定器起到支点的作用。

3. 3D旋转导向系统——Pathfinder RSS

Pathfinder 3D旋转导向系统实现了在冲蚀井眼中的定向钻进。一般的旋转导向工具依靠与井壁的直接接触来施加导向力，或者通过这种接触来维持导向部件的稳定。Pathfinder RSS采用特殊设计的导向垫块最多可以伸长1in，使121/4in的井眼工具在13in的井眼中仍能与井壁接触。

4. PowerDrive系统

PowerDrive旋转导向系统是通过高速旋转同时导向来进行钻进的，然而高速旋转下的定位比较困难。斯伦贝谢公司的PowerDrive采用了在RSS内部安装不旋转组件的方法解决该问题，因其外部钻杆始终处于旋转状态而大大提高了钻速。“让每个接触井壁的部分都在转动”的思想是斯伦贝谢旋转导向系统的核心，也是优于其它RSS系统的根本。

重要价值

全球超过40%的定向井采用旋转导向系统钻成，其优势在于能够实时控制井下钻进方向，实现类似于“3D版贪吃蛇”的钻具运行轨迹调整，从而一趟钻贯穿分布在“三维”区域内的目标地层——甚至可以让直径0.2米的钻头在0.7米的薄油层中横向或斜向稳定穿行，实现一趟钻“横向”移动1000米的长距离作业。这种精准制导，对降低开发成本、最大化开发油气田资源具有重要价值。

全球超过40%的定向井采用旋转导向系统钻成。根据全球范围的作业量统计，2014年这两项技术至少为相关公司带来约200亿美元的收入。

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