推靠式旋轉導向系統液壓油抽真空裝置的研制

付月永，高庭正，張 猛，王 威，郭鵬輝，段忠毅

（中國石油集團渤海鉆探工程公司，天津 300280）

0 引言

目前頁巖氣是一種重要的非常規天然氣資源，具有清潔、高效、儲存豐富等優點，已經逐漸成為我國天然氣產業的核心增長點。頁巖氣以游離、吸附和溶解的方式賦存于有機質頁巖中，不穩定性大、開采難度高，而旋轉導向鉆井系統有效提高了頁巖氣的開采效率。從20 世紀80 年代后期，國際上開始研究旋轉導向鉆井系統[1]，近年來，國內對該系統的研究也日趨成熟。

1 旋轉導向系統

1.1 系統優點

旋轉導向系統是目前最先進的定向工具，鉆柱在進行旋進工作的時候，隨鉆對其鉆進工作能做到實時導向，非常適合于特殊油藏的超深井、高難度定向井、水平井、大位移井和水平分支井等[2-3]。該系統具有摩阻與扭矩小，井眼凈化效果好，位移延伸能力強，井眼軌跡平滑易調控等優點，克服了滑動導向系統的不足，被譽為定向鉆井技術的一場革命。

1.2 系統分類

系統按其導向方式分為兩種，推靠式旋轉導向系統（Push the Bit）和指向式旋轉導向系統（Point the Bit）[4]。

推靠式旋轉導向系統的特點:鉆頭側向攻擊性能強，準確快速地調節井眼軌跡，在軟地層和小鉆壓條件下，側向力大，造斜率高。但是旋轉導向鉆出的井眼狗腿大，軌跡波動大，不平滑。目前國內對推靠式工作方式研究較多[5-6]。

指向式旋轉導向系統的特點:能鉆出較平滑的井眼，摩阻和扭矩較小，可以使用較大的鉆壓，機械鉆速較高，有助于發揮鉆頭的性能，鉆頭及其軸承承受的側向載荷較小，極限位移增加。但是造斜率較低[7]。

2 推靠式旋轉導向液壓油抽真空裝置

2.1 裝置原理

在推靠式旋轉導向系統中，液壓系統作為重要組成部分，內置一個微型泵，用來給活塞提供液壓油，使活塞上下活動，從而實現導向作用。如果液壓油抽真空不徹底，仍然含有少量氣泡，會影響液壓系統中微型泵的工作效率，延長活塞的伸出時間，降低導向工具的造斜能力。同時，液壓油還起到了平衡壓力的作用，如果液壓油中含有氣泡，隨著井深的增加，溫度不斷增加，氣泡持續膨脹，影響系統的壓力平衡和工具的穩定性。因此，需要一種能對液壓油抽真空的裝置。

一般推靠式旋轉導向系統液壓油抽真空裝置較為簡單，在抽真空過程中，由于油品中氣泡較小，普遍存在抽真空不徹底、時間長和充油速度慢的問題。為解決此問題，特開展推靠式旋轉導向系統液壓油抽真空裝置的研究。

2.2 裝置結構

面對資料少、難度大等困難，集合專家和技術骨干，認真分析存在的問題，不斷優化設計方案，耐心收集技術數據，確保工具的準確性、先進性，經過嚴謹的測試驗證后，研制出一種液壓油抽真空裝置（圖1）。

整個裝置固定在移動工作臺上，使用起來靈活方便。表1 為推靠式旋轉導向液壓油抽真空裝置的方案設計和作用。

2.3 裝置流程

圖1 液壓油抽真空裝置結構

表1 液壓油抽真空裝置連接

推靠式旋轉導向液壓油抽真空裝置在使用時，分為以下5 步:①首先將液壓油倒入到塑料容器內，蓋上塑料密封蓋，并仔細檢查是否密封；②把出油閥門和進氣閥門都打到關閉狀態，打開真空泵的電源開關，進行抽真空；③打開磁力攪拌器的電源開關，調節磁力攪拌棒的轉動速度，用以加速抽真空作業，縮短抽真空時間（抽真空作業時，真空泵上面的出氣孔會有氣體抽出）；④當真空泵達到最大量程后，再保持一段時間；⑤關閉磁力攪拌器，關閉真空泵，打開進氣閥門，使空氣進入塑料容器內，當內外壓力達到平衡后，可以打開出油閥門，進行旋轉導向工具注油操作。

使用新型的液壓油抽真空裝置，可以很方便快捷地對液壓油進行抽真空去氣泡操作，從而降低了氣泡對工作的影響。

3 結論

液壓油抽真空裝置使用時快速、高效、徹底，充油速度快，有助于推靠式旋轉導向工具的導向作用，并提高了壓力的平衡性和工具的穩定性。新研制的推靠式旋轉導向系統日漸成熟，處于國內領先水平，下一步積極開展現場試驗，根據現場情況，繼續優化旋轉導向系統，更好地配套服務頁巖氣市場。