旋轉導向系統

旋轉導向系統（RSS）是在鑽柱旋轉鑽進時，隨鑽實時完成導向功能的一種導向式鑽井系統，是20世紀90年代以來定向鑽井技術的重大變革。RSS鑽進時具有摩阻與扭阻小、鑽速高、成本低、建井周期短、井眼軌跡平滑、易調控並可延長水平段長度等特點，被認為是現代導向鑽井技術的發展方向。

2015年5月4日，中國自主研發的旋轉導向系統和隨鑽測井系統聯袂在渤海完成鑽井作業，掌握“貪吃蛇”鑽井技術， 中國在這兩個技術領域打破了國際壟斷，成為全球第二個同時擁有這兩項技術的國家，中國海洋石油總公司也成為全球第四、國內第一個同時擁有這兩項技術的企業。

這標誌著中國在油氣田鑽井、隨鑽測井尖端技術領域打破了國際壟斷，可自主完成海上“叢式井”和複雜油氣層的開採需求，有望大幅降低國內油氣田開發成本，並為中海油服參與國際高端油田技術服務市場競爭增添重量級砝碼。

基本介紹

• 中文名：旋轉導向系統
• 套用範圍：鑽井作業
• 技術特點：摩阻與扭阻小、鑽速高、成本低

研發歷史

2008年，在“國家863計畫”的支持下，中國海油旗下控股公司中海油田服務股份有限公司，開始自主研發旋轉導向鑽井和隨鑽測井兩套系統，歷經艱辛探索，終於突破技術瓶頸，形成了具備自主智慧財產權的商標、系統技術和裝備體系。

2014年11月18日，中海油服自主研發的旋轉導向鑽井和隨鑽測井系統首次聯合完成海上作業。這標誌著我國在油氣田鑽井、測井尖端技術領域打破了國際壟斷，有望大幅降低國內油氣田開發成本，並為中海油服參與國際高端油田技術服務市場競爭增添重量級砝碼。

2015年5月4日，中國自主研發的旋轉導向系統和隨鑽測井系統聯袂在渤海完成鑽井作業,兩套系統一趟鑽完成813米定向井段作業，成功命中1613.8米、2023.28米和2179.33米三處靶點，最大井斜49.8°，最小靶心距2.1米，充分證明兩套系統具備了海上作業能力。

技術特點

在RSS出現以前，多採用由泥漿馬達驅動的滑動導向鑽井系統實施導向鑽井。該系統的特點是在鑽井過程中鑽柱不旋轉，而是沿井壁軸向滑動，並通過滑動導向工具改變井眼的井斜角和方位角，從而控制井眼軌跡。旋轉導向系統與滑動導向鑽井系統相比，具有鑽速快、井眼質量高、降低壓差卡鑽風險、可清潔井眼等優點。

主要分類

旋轉導向系統按其導向方式可分為推靠鑽頭式（Push the Bit）和指向鑽頭式（Point the Bit）兩種系統。

1. AutoTrak X-treme系統

AutoTrak X-treme系統是由井下鑽井馬達驅動的旋轉導向系統。其最大的優勢是將普通轉盤式RSS最高250rpm的轉速提高到400rpm。該系統由旋轉閉環導向系統Auto Trac和高效鑽井馬達X-treme組合而成。其特殊設計的模組化結構可以允許BHA持續高速旋轉，而X-treme馬達的設計也解決了導向數據通過馬達傳輸的問題，真正實現了精確、實時的近鑽頭導向。

2. Revolution RSS

Revolution旋轉導向系統是一種“指向”式的旋轉導向系統，導向的主要組件為不可旋轉的套筒穩定器、近鑽頭旋轉穩定器和旋轉傳動軸(drive shaft)。地面導航設施接收到泥漿脈衝傳輸的LWD信號後確定偏移方向和偏移角度，使傳動軸產生偏移。傳動軸在套筒穩定器中運轉，將扭矩和載荷傳遞至鑽頭，“指引”鑽頭向既定方向前進。近鑽頭旋轉穩定器起到支點的作用。

3. 3D旋轉導向系統——Pathfinder RSS

Pathfinder 3D旋轉導向系統實現了在沖蝕井眼中的定向鑽進。一般的旋轉導向工具依靠與井壁的直接接觸來施加導向力，或者通過這種接觸來維持導向部件的穩定。Pathfinder RSS採用特殊設計的導向墊塊最多可以伸長1in，使121/4in的井眼工具在13in的井眼中仍能與井壁接觸。

4. PowerDrive系統

PowerDrive旋轉導向系統是通過高速旋轉同時導向來進行鑽進的，然而高速旋轉下的定位比較困難。斯倫貝謝公司的PowerDrive採用了在RSS內部安裝不旋轉組件的方法解決該問題，因其外部鑽桿始終處於旋轉狀態而大大提高了鑽速。“讓每個接觸井壁的部分都在轉動”的思想是斯倫貝謝旋轉導向系統的核心，也是優於其它RSS系統的根本。

重要價值

全球超過40%的定向井採用旋轉導向系統鑽成，其優勢在於能夠實時控制井下鑽進方向，實現類似於“3D版貪吃蛇”的鑽具運行軌跡調整，從而一趟鑽貫穿分布在“三維”區域內的目標地層——甚至可以讓直徑0.2米的鑽頭在0.7米的薄油層中橫向或斜向穩定穿行，實現一趟鑽“橫向”移動1000米的長距離作業。這種精準制導，對降低開發成本、最大化開發油氣田資源具有重要價值。

全球超過40%的定向井採用旋轉導向系統鑽成。根據全球範圍的作業量統計，2014年這兩項技術至少為相關公司帶來約200億美元的收入。