自动甩钻具装置电路

⑴ 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司怎么样

简介：中国石油集团渤海石油装备制造有限公司是中国石油天然气集团公司所属国有独资公司
法定代表人：周荣学
成立时间：2008-05-05
注册资本：619773.124226万人民币
工商注册号：120191000025468
企业类型：有限责任公司(法人独资)
公司地址：天津经济技术开发区第二大街83号中国石油天津大厦16层

⑵ 钻机液压系统工作原理是怎样的

岩心钻机是多泵多回路液压系统，可实现各种机构单独或联合动作。钻机液压系统分回转、升降系统，给进系统和泥浆泵、行走系统。柴油机直接驱动三个串接的液压泵。液压系统工作原理分述如下。
1.回转、升降液压系统
回转、升降系统包括：回转液压回路、液压缸快速升降液压回路。主卷扬机液压回路和取心卷扬机液压回路。
液压泵1为负载敏感泵，泵的工作压力为30MPa，排量为100mL/r，转速为2200r/min。手动比例多路阀4由比例换向阀、先导溢流阀、梭阀及单向过载阀等组成。利用梭阀将系统最高负载压力引导至泵流量补偿阀的敏感腔，通过变量活塞自动调节泵的排量。由于4个液压回路无同时工作要求，故阀4内不设置减压阀。根据执行元件不同要求，限定压力和流量。并选择滑阀机能和定位方式。快速液压回路要求换向阀中位封闭，其余回路中位卸荷；回转回路要求摩擦定位，其余回路则为弹簧复位。主卷扬机由液压马达8驱动。组合阀7由平衡阀、两个液控单向阀及梭阀组成。平衡阀的作用是限制重物（钻具）下降速度。梭阀的作用是松开由弹簧压紧的制动器。卷扬机重物下降时，换向阀于下位，压力油进入平衡阀打开阀口，同时压力油进入制动器液压缸，松开制动器，然后液压马达转动使重物缓慢下降。当要求卷扬机浮动时，换向阀于中位，外控压力油进入组合阀7打开两个液控单向阀，马达进出油路相通，马达处于浮动状态。
2.给进液压系统
由图9-9、9-10和9-11知，给进系统由恒压泵3供油，泵的工作压力为25MPa，排量为25mL/r。该液压系统包括给进液压回路、动力头浮动液压回路、卡盘液压回路、孔口夹持器液压回路以及钻架起落液压回路、滑架移动液压回路、支腿液压回路等。

⑶ 有没有数控毕业设计论文的

机械毕业设计论文 题目如下 详情请查看 andy1014831557.blog.163.com
+工艺-“填料箱盖”零件的工艺规程及钻孔夹具设计
+工艺-CA6140机床后托架加工工艺及夹具设计
+工艺-CA6140型铝活塞的机械加工工艺设计及夹具设计
+工艺-MG132320-W型采煤左牵引部机壳的加工工艺规程及数控编程
+工艺-MG250591-WD型采煤机右摇臂壳体的加工工艺规程及数控编程
+工艺-SSCK20A数控车床主轴和箱体加工编程
+工艺-WHX112减速机壳加工工艺及夹具设计
+工艺-X62W铣床主轴机械加工工艺规程与钻床夹具设计
+工艺-X5020B立式升降台铣床拔叉壳体工艺规程制订
+工艺-Z90型电动阀门装置及数控加工工艺的设计
+工艺-回转盘工艺规程设计及镗孔工序夹具设计
+工艺-加工涡轮盘榫槽的卧式拉床夹具
+工艺-壳体的工艺与工装的设计
+工艺-支承套零件加工工艺编程及夹具
+机电一体化-PLC控制电梯
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+机电一体化-连杆平行度测量仪
+模具-五金-笔记本电脑壳上壳冲压模设计
+模具-五金-冲大小垫圈复合模
+模具-五金-带槽三角形固定板冲圆孔、冲槽、落料连续模设计
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+模具-注塑-PDA模具设计
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+模具-注塑-普通开关按钮模具设计
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+模具-注塑-鼠标上盖注射模具设计
+模具-注塑-塑料挂钩座注射模具设计
+模具-注塑-塑料架注射模具设计
+模具-注塑-小电机外壳造型和注射模具设计
+模具-注塑-斜齿轮注射模
+模具-注塑-心型台灯塑料注塑模具毕业设计
+模具-注塑-旋纽模具的设计
+模具-注塑-牙签合盖注射模设计
+模具-注塑-游戏机按钮注塑模具设计
+设计-8英寸钢管热浸镀锌自动生产线设计
+设计-102机体齿飞面孔双卧多轴组合机床及CAD设计
+设计-200米液压钻机变速箱的设计
+设计-“包装机对切部件”设计
+设计-C618数控车床的主传动系统设计
+设计-CA-20地下自卸汽车工作、转向液压系统
+设计-CG2-150型仿型切割机
+设计-DTⅡ型皮带机设计
+设计-GBW92外圆滚压装置设计
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+设计-PLC控制机械手设计
+设计-SPT120推料装置
+设计-T611镗床主轴箱传动设计及尾柱设计
+设计-XQB小型泥浆泵的结构设计
+设计-YZJ压装机整机液压系统设计
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+设计-桥式起重机小车运行机构设计
+设计-乳化液泵的设计
+设计-三自由度圆柱坐标型工业机器人设计_1
+设计-双柱式机械式举升机设计
+设计-拖拉机变速箱体上四个定位平面专用夹具及组合机床设计
+设计-外圆磨床设计
+设计-涡轮盘液压立拉夹具
+设计-巷道堆垛类自动化立体车库
+设计-巷道式自动化立体车库升降部分
+设计-小型轧钢机设计
+设计-校直机设计
+设计-液压绞车设计
+设计-液压式双头套皮辊机
+设计-玉米脱粒机设计

减速器的整体
打散分级机总体及机架设计设计
膜片式离合器的设计
冰箱调温按钮塑模设计
洗衣机行星齿轮减速器的设计
手机外壳造型及设计
插秧机系统设计
精密播种机
知识竞赛抢答器
多用途气动机器人结构设计
运输升降机的自动化设计
车床主轴箱箱体右侧10-M8螺纹底孔组合钻床设计
双铰接剪叉式液压升降台的设计
卧式钢筋切断机的设计
YQP36预加水盘式成球机设计
模具导向定位机构
工程钻机 的 设 计
模具-水泥瓦模具设计与制造工艺分析
轴类零件机械加工工艺规程设计
组合机床主轴箱及夹具设计
压燃式发动机油管残留测量装置设计
基于普通机床的后托架及夹具设计开发
300×400数控激光切割机XY工作台部件及单片机控制设计
Z30130X31型钻床控制系统的PLC改造
锡林右轴承座组件工艺及夹具设计
生产线上运输升降机的自动化设计
DTⅡ型固定式带式输送机的设计
知识竞赛抢答器PLC设计
万能外圆磨床液压传动系统设计
管套压装专机
可调速钢筋弯曲机的设计
出租车计价器系统设计
FXS80双出风口笼形转子选粉机
搅拌器的设计
金属切削加工车间设备布局与管理
连杆零件加工工艺
螺旋千斤顶设计
支架零件图设计
C616型普通车床改造为经济型数控车床
R175型柴油机机体加工自动线上多功能气压机械手
惰轮轴工艺设计和工装设计
平面关节型机械手设计
斜联结管数控加工和工艺
CA6140车床后托架的加工工艺与钻床夹具设计
CA6140杠杆加工工艺
X5020B立式升降台铣床拨叉壳体
XK5040数控立式铣床及控制系统设计
XKA5032A数控立式升降台铣床自动换刀装置的设计
Y32-1000四柱压机液压系统设计
低速级斜齿轮零件的机械加工工艺规程
带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器设计
传动齿轮工艺设计
齿轮架零件的机械加工工艺规程及专用夹具设计
柴油机连杆的加工工艺
叉杆零件
拨叉零件工艺分析及加工
毕业设计 酒瓶内盖塑料模具设计
ZUO半自动液压专用铣床液压系统设计
Z3050摇臂钻床预选阀体机械加工工
端面齿盘的设计与加工
二级直齿轮减速器设
法兰零件夹具设计
分离爪工艺规程和工艺装备设计
杠杆工艺和工装设计g
杠杆设计
过桥齿轮轴机械加工工艺规程
后钢板弹簧吊耳的工艺和工装设计
活塞的机械加工工艺，典型夹具及其CAD设计
汽车半轴
滤油器支架模具设计
渐开线涡轮数控工艺及加工
减速箱体工艺设计与工装设计
机座工艺设计与工装设计
机械手的设计
青饲料切割机
设计“CA6140法兰盘”零件的机械加工工艺规程及工艺装备
设计一用于带式运输机上的传动及减速装置
十字接头零件分析
输出轴工艺与工装设计
数控车削中心主轴箱及自驱动刀架的设计
数控机床自动夹持搬运装置
套筒机械加工工艺规程制订
椭圆盖板的宏程序编程与自动编程
斜齿圆柱齿轮减速器装配图及其零件图
型星齿轮的注塑模设计
轴向柱塞泵设计
总泵缸体加工
组合件数控车工艺与编程
组合铣床的总体设计和主轴箱设计
同轴式二级圆柱齿轮减速器的设计
环面蜗轮蜗杆减速器
笔盖的模具设计
盒形件落料拉深模设计
放音机机壳注射模设计
气门摇臂轴支座
Φ3×11M水泥磨总体设计及传动部件设计
内循环式烘干机总体及卸料装置设计
MR141剥绒机锯筒部、工作箱部和总体设计
Φ1200熟料圆锥式破碎机（总体设计与回转部件）
PF455S插秧机及其侧离合器手柄的探讨和改善设计
FXS80双出风口笼形转子选粉机
螺旋管状面筋机总体及坯片导出装置设计
AWC机架现场扩孔机设计
制冷专业毕业设计(家用空调)
水闸的设计（土木工程）
钻法兰四孔夹具
宣化某毛纺厂废水处理工程
电 流 线 圈 架 塑 料 模 设 计
支架零件图设计
斜联结管数控加工和工艺
01卧式钢筋切断机的设计
09SF500100打散分级机总体及机架设计
11YQP36预加水盘式成球机设计
015盒形件落料拉深模设计
18设计-插秧机系统设计
19-工程钻机 的 设 计
21设计机床-车床主轴箱箱体右侧10-M8螺纹底孔组合钻床设计
23设计-精密播种机
26手机外壳造型及设计步骤文档
27轴类零件机械加工工艺规程设计
34 生产线上运输升降机的自动化设计
36 知识竞赛抢答器PLC设计
37 双铰接剪叉式液压升降台的设计
41 多用途气动机器人结构设计
46 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计
55 模具-冰箱调温按钮塑模设计
56 模具-水泥瓦模具设计与制造工艺分析
56 模具-水泥瓦模具设计与制造工艺分析
65 膜片式离合器的设计
68 减速器的整体设计
108放音机机壳注射模设计
108放音机机壳注射模设计
111气门摇臂轴支座
300×400数控激光切割机XY工作台部
C616型普通车床改造为经济型数控车床
CA6140车床后托架的加工工艺与钻床夹具设计
CA6140杠杆加工工艺
DTⅡ型固定式带式输送机的设计
FXS80双出风口笼形转子选粉机
JLY3809机立窑（加料及窑罩部件）设计
JLY3809机立窑(窑体及卸料部件)
MR141剥绒机锯筒部、工作箱部和总体设计
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带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器设计
低速级斜齿轮零件的机械加工工艺规程
电 流 线 圈 架 塑 料 模 设 计
端面齿盘的设计与加工
惰轮轴工艺设计和工装设计
二级直齿轮减速器设
法兰零件夹具设计1
分离爪工艺规程和工艺装备设计
杠杆工艺和工装设计
杠杆设计
管套压装专机
过桥齿轮轴机械加工工艺规程
后钢板弹簧吊耳的工艺和工装设计
环面蜗轮蜗杆减速器
活塞的机械加工工艺，典型夹具及其CAD设计
机械手的设计
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⑷ 旋挖机操作系统原理图

如图所示：

旋挖机是一种综合性的钻机，它可以用多种底层，具有成孔速度快，污染少，机动性强等特点。短螺旋钻头进行干挖作业，也可以用回转钻头在泥浆护壁的情况下进行湿挖作业。

旋挖机可以配合冲锤钻碎坚硬地层后进行挖孔作业。如果配合扩大头钻具，可在孔底进行扩孔作业。旋挖机采用多层伸缩式钻杆，钻进辅助时间少，劳动强度低，不需要泥浆循环排渣，节约成本，特别适合于城市建设的基础施工。

(4)自动甩钻具装置电路扩展阅读

旋挖机的主要技要点：

旋挖机，适用于城市高层建筑、铁路、公路、桥梁等桩（中大型桩）基础工程施工；的超强输出扭矩，确保在不同地质状况下完成施工；电喷涡轮增压中冷柴油发动机。

电脑感应负载变化，并相应调整输出功率；柴油机具有自动加速/降速功能，使燃油耗费下降5－10%；发动机噪音低、振动小、环保节能，废气排放符合欧EPACⅡ标准；液压系统主控回路、先导控制回路，可使流量按需分配到系统工作装置的各执行部件，实现各工况负荷下的最佳匹配。

系统独立散热。液压泵、液压马达、液压阀，实现了系统的高可靠性；采用先进的手动与自动相互切换的电子调平装置，对桅杆进行实时监控，保持桅杆在施工作业中的铅垂状态，有效地确保了桩孔垂直度要求。

⑸ 钻具的改进思路及原理

按我国传统钻探工艺，以上技术要求中的(1)和(2)是不可能同时满足的，因为所有干钻法，如螺旋、冲击、岩心钻对土心几乎完全扰动。因此我们考虑将螺旋钻和双管单动岩心钻两种传统工艺结合起来，设计了一种空心螺旋钻，如图2-6b。该钻头在原双管单动钻头的基础上做了以下方面革新:

(1)双管单动钻头采用外管内径φ146mm，内管内径φ127mm，在外管外壁加宽300mm的螺旋叶片，其作用是通过回钻，使螺旋旋入土中钻进，并将外管外侧切削下的土挂在螺旋叶片上带出。

(2)在外管钻头底部加三个外侧与螺旋叶片外侧齐平，内侧与内管内径齐平的竖向叶片。竖向叶片在钻头的最下部起切削土的作用，即钻头旋转时，该叶片将内管以外的土刮下，刮下的土被送入螺旋叶片被带出。中心则保留了一个圆柱状土心，随着钻头深入被送入内管，内管不转动，因此土心不会被扰动。

(3)在靠下方螺旋叶片的外侧加数道竖肋。竖肋的作用是起到扩孔并刨光孔壁的作用，由此可大大减小孔壁的阻力，竖肋也具有导向作用，使钻孔保持垂直。这样使卡钻的情况大大减少，进一步提高钻探效率。

(4)对内管结构做进一步改进。目前采用的内管有整管、分段螺接或分段插接，将土样从内管中取出很费事费力，常造成人为扰动。为了便于取出土心，将内管设计成对分瓣式，类似于标准贯入器的探头，便于安装和拆卸。

内外管连接的轴承部分不变，改进后的钻头结合了岩心钻和螺旋钻的双重功能，通过螺旋叶片旋进土中，外围土体顺叶片上涌，贴在叶片间的外壁上;里面的空心部分则可以套取土样，使其免受扰动。钻具提出后，清掉外壁上的土体，卸下钻头，取出里面的土样，用于鉴定。该钻具采用低速回转钻进，转速不超过60r/min，依靠外壁螺旋掘进，因此不需要循环液。这样保证了土样不被浸湿，即使土样局部扰动开裂，其细观结构不会改变，仍有助于滑带的识别与鉴定。

干钻比加循环液钻探消耗的动力大，该项改进只用于φ146mm钻头。φ219mm钻头对150型钻机来说的动力明显不足，改用更大动力的钻机显然是不经济的。图2-7为改进后的钻头结构和钻探试验现场。

这种空心螺旋钻在国外已有类似设备，图2-6a为美国ASTM标准介绍的类似钻头(Hollowstemauger)，其结构较为复杂，适合在各种地层中钻进取样，我们设计的钻头也受国外该产品的启发。

图2-7 改进自制的空心螺旋钻现场试验

⑹ 三棱钻杆的工作原理是什么

益矿科技为您解答：
1、三棱钻杆定义：煤矿巷道钻探用三棱锥型钻杆，简称三棱钻杆、三角钻杆、防塌孔钻杆、防抱死钻杆等。是以带有锥型过渡的三棱圆弧钢管为钻杆杆体，与螺纹形式或三角、四方、六方等连接形式的钻杆接头，进行摩擦焊接制造而成的煤矿钻探用钻杆。
2、三棱型钻的材质：三棱钻杆杆体采用优质地质合金专用钢管，钻杆接头采用优质中碳合金结构钢，经高压处理成型、摩擦焊焊接而成。
3、三棱钻杆规格：按常用规格型号分为：Ф34mm、Ф42mm、Ф50mm、Ф63.5mm、Ф73mm、Ф89mm，按连接形式分为四方连接、六方连接和螺纹连接。在使用中以锥螺纹连接应用最多。
4、三棱钻杆的性能优势： 三棱钻杆在钻进过程中，钻杆与钻孔壁之间形成三个半圆形的空间，扩大了排除粉尘与瓦斯的通道，使瓦斯和粉煤顺利排出；在钻杆旋转钻进时，钻杆的三棱把多余钻渣持续的向孔壁旋转腻抹，达到固化钻孔孔壁的作用。大大降低了松软煤层塌孔致使钻具抱死卡钻和钻具损坏丢失的现象的发生；本产品具有设计合理，安全可靠、排渣效果好、钻孔深度深、成孔效果好等特点，本产品已成为松软地质条件和松软煤层深孔钻探的首选类型。
5、三棱钻杆建议施工工艺：在较为松软的煤层钻探时，宜采用风排渣的钻进方式，配备我公司生产的轻型孔口降尘装置，可达到理想的钻进和成孔效果。冲水式钻进方式会增大塌孔卡钻的机率，但与外圆式钻杆相比，仍具有很高的性能和成孔优势。在钻头的选配上以与钻杆的径差10-15毫米为宜，径差过大会降低三棱钻杆杆体对孔壁的腻抹加固效果。

⑺ 3NB-300/12-45型往复式泥浆泵的结构以及工作原理是什么

（一）概述3NB-300/12-45型往复式泥浆泵(以下简称泵)是一种煤矿坑道钻探用泥浆泵，该泵属卧式三缸往复单作用活塞泵，可变换四种不同压力和流量，是煤田勘探主要配套设备之一。泵的主要作用是在坑道钻探过程中向钻孔内供给冲洗液，使之在钻孔中循环，以达到携带孔内煤岩粉，保持孔内清洁、冷却与润滑钻头和钻具以及辅助钻进等目的。

泵的正常工作条件:1)工作液体:温度为0～50℃，黏度为20～25s，含砂量为2.5%～3.5%，pH值为7～10;在额定工况下工作。

2)冲洗液中不得有泥团、杂草、树叶等堵塞滤水器的夹杂物。

3)吸水管长度不要超过5m。

4)泵的执行标准为:DZ/T0119—1994《地质钻探用往复式泥浆泵技术条件》、Q/ENDB027—2009《3NB-300/12-45型往复式泥浆泵》。

（二）产品型号及含义

图4-7 离合器(B300-03-00)4.防护罩(BW600-04A-00)防护罩为整体组焊件，由1.2mm厚的钢板等焊接而成。主要起安全防护作用:防止异物被转入三角皮带内、防止人员接近泵时被旋转物伤害，防护罩由支架支承固定在机架上。

5.机架及动力(3NB300-05-00)机架(3NB300-0501-00)由12号槽钢焊接而成。机架的上平面有4个?20孔，用六角螺栓M18×80将泵体固定在机架上，机架的下平面有6个?18孔，以便将泵固定在地基上。

动力选用电动机(45kW)，通过小皮带轮(3NB300-05-02)把动力传送给泵体。

6.滤水器(B450-08B-00)滤水器是吸入系统的一个主要部分。主要作用是使工作介质能顺利进入泵内，防止超过规定的大颗砂粒和其他杂物进入泵内，引起进排水阀门和活塞缸套密封故障及加速其磨损。

滤水器上端有滤水器外壳，其接头联接进水软管，下端有过滤罩起过滤作用。两者之间有阀座和活阀装置，当泵工作时活阀在活塞运动产生的真空吸入作用下自动打开，使介质液畅通进入进水管，当泵停止工作时，活阀在进水管内介质液重力作用下自动关闭，在下次工作时减少进水管内空吸作用。用户可根据泵送介质的性质和施工工艺的需要，在滤罩架外蒙上适当规格的筛网，用铁丝将筛网固定。

⑻ 单动双管钻具的工作原理

其中上接头有配活动环保径的，有在接头上开槽镶合金片保径的，卡簧座与钻头内台阶的距离用螺杆、锁母调节；也有用内外管本身长度差控制。单动形式有球式结构、单轴承结构和双轴承结构(图2、图3、图4)其工作原理：利用钻机传递动力使钻具回转，外管连接钻头的切削刃或研磨材料削磨岩石使之破碎，而内管(即岩芯管)在钻进过程中保持不动，这样使取出的岩芯避免扰动，能基本保持原始状态。

⑼ 端氏多分支水平井工程技术

一、煤层气多分支水平井的井型和设计优化

（一）多分支水平井命名规则

井名分4种：工程井、生产井、主水平井、分支水平井。

井名的命名一般采用如下规则，井名由区块、工程井、翼数、生产井组成。如DS01-1V，DS表示“端氏”区块名称，以汉语拼音首个字母缩写；01表示第一个工程井，-1表示第一个翼，-1V表示该翼的生产井，-L1表示第一个分支水平井。

生产井用V表示，如DS01-1V。主水平井用M表示，如DS01-1-M。分支水平井用L表示，如DS01-1-Ln，n为分支数目（图6-1）。

图6-1 多分支水平井井名的命名规则

多分支水平井由工程井和生产井组成一翼，工程井包括直井段、造斜段和水平段，水平段包括主支和分支。生产井为直井，在煤层段造洞穴，并与水平段连通（图6-2）。

图6-2 单翼多分支水平井生产井和工程井组合图

为了提高井场利用效率，在一个井场可以设计一翼到四翼多分支水平井，使分支水平井网络布满煤层的抽排面积。

（二）井型分类

示范工程共实施6口多分支水平井，对5种类型的井进行了试验。

1.按工程井和生产井组合分类

按工程井和生产井组合情况，分为工程井和生产井分离的多分支水平井、工程井和生产井合一的多分支水平井。前者如DS01-1、DS02-1、SX01-1（图6-3），后者如PHH-001、PHH-002（图6-4）。

图6-3 工程井和生产井分离的多分支水平井

图6-4 工程井和生产井合一的多分支水平

2.按主支数量分类

按主支数量，本次可以分为单主支多分支水平井和双主支多分支水平井，如PHH-001、PHH-002、DS02-1、SX01-1（图6-5）。

3.按完井类型分类

按完井类型，本次进行末端对接试验，采用单支水平井，分工程井和生产井，因此称为末端对接水平井。例如DS20-1、GSS-008-L1、BD4-L1～BD4-L4（图6-6）。

图6-5 单主支多分支水平井

图6-6 末端对接水平井

4.不同类型井优点

这些类型不同的多分支水平井，针对不同的地形、地质条件和煤层特征进行设计和部署，以最低的工程成本，获得最好的生产效益。

单翼双主支多分支水平井，如DS01-1井，优点在于施工方便，主井眼不易损坏，有利于井壁保持稳定，避免由于工程施工中频繁活动而导致井壁坍塌，堵塞井眼。同时有利于增加分支井数，增大排泄面积。

工程井和生产井合而为一，如PHH-001、PHH-002井，优点是节省工程量，降低成本，减少技术难度，不用进行两井连通的高难度高技术施工程序。缺点是井下泵无法下到近煤层的低位位置，距煤层距离一般还有20m左右，泵只能下到弯曲区段，因此，抽油机杆易被磨损。

单翼双主支多分支水平井和工程井、生产井合而为一的多分支水平井的设计，是一种创造性地设计，在本项目得到第一次应用和试验，是一次具有创造性的实践，具有非常重要的意义，推广价值巨大。

（三）井型设计和优化

水平井井型设计和优化对钻井的成功具有重要意义。DS01-1等利用landmark设计软件优化多分支水平井施工设计。PHH-002等井轨迹采用兰德马克的Compass钻井轨迹设计软件包完成，钻井轨迹采用双增剖面双控制点，第一剖面采用曲率半径较大，造斜率较低；第二剖面采用曲率半径较小，造斜率较高，既降低了施工难度，又保证了轨迹控制，确保了在15号煤层的顺利着陆。

1.井身结构

（1）工程井井身结构。一开：φ311.1mm钻头开钻，下入φ244.5mm表套，水泥返至地面。二开：φ215.9mm钻头开钻，下入φ177.8mm技套，水泥返至地面。三开：φ152.4mm钻头开钻，下入主水平井及若干分支水平井，裸眼完井（表6-1、表6-2，图6-7）。

表6-1 DS01-1井钻头程序

表6-2 DS01-1井钻头程序套管程序

图6-7 工程井井身结构示意图

（2）生产井井身结构。一开：φ311.1mm钻头开钻，下入φ244.5mm表套，水泥返至地面。二开：φ215.9mm钻头开钻，下入φ177.8mm技套，水泥返至地面；煤层段下玻璃钢套管，造穴（表6-3、表6-4）。

表6-3 DS01-1V井钻头程序

表6-4 DS01-1V井钻头程序套管程序

2.钻具组合

钻具组合见表6-5。

表6-5 DS01-1井钻具组合表

3.钻井程序

钻井程序见图6-8。

图6-8 施工工艺流程图

4.钻井液性能

钻井液性能要求如表6-6。

表6-6 钻井液性能要求

5.多分支水平井工程技术参数

多分支水平井工程技术参数如表6-7。

二、钻井工艺技术

（一）工程井钻井工艺

在工程井钻井施工作业中分三开作业，作业流程和工艺详述如下：表层一开，下表层套管固井；直井和造斜段二开，造斜点定向钻进至煤层顶板着陆点，下套管固井；煤层水平段位三开，两井对接连通钻进，主井眼及分支井眼水平段钻进，裸眼完井。

表6-7 多分支水平井技术参数

续表

（二）生产井钻井工艺

（1）一开用311.1mm钻头钻入基岩层2～5m后，下入φ244.5mm的套管并固井，水泥浆返至地面。

（2）候凝16h后二开，用φ215.9mm的钻头钻至3号煤层底板下60m，循环干净后起钻，进行标准测井，准确确定煤层位置。

（3）测井后下入φ177.8mm的J55套管，煤层位置处带一根玻璃钢套管，然后用油井水泥固井，水泥返至3号煤层顶板200.00m以上，水泥浆密度1.85g/cm³。

（4）固井、候凝后，用φ152.4mm的钻头扫水泥塞，循环干净后起钻。

（5）根据煤层位置准确确定扫玻璃钢位置后，下钻扫玻璃钢套管，循环干净后起钻。

（6）准确确定煤层位置后，下入掏穴工具至掏穴位置顶部，对煤层中部5.0m段掏穴，造穴井径不小于500mm，循环干净后起钻。

（7）计算好填砂量，下钻向井内投砂至预定深度，准确探定砂面后起钻。

（8）将井场恢复至进场状态。

（三）大位移分支水平井钻井和悬空侧钻技术

1.大位移分支水平井钻井

斜深与垂深之比大于1.8的水平井称大位移水平井。其难度为钻进中摩阻大，滑动钻进加压困难。采用钻具倒装，多旋转少滑动，保证井眼平滑等措施减少摩阻。同时，随井深摩阻增大，需入减阻器（Agitator）帮助克服摩阻。

2.悬空侧钻技术

在煤层段侧钻，不可能像油气井填水泥候凝侧钻。侧钻时没有井壁支撑，增加了侧钻难度。采用选好侧钻点和控制钻时等措施来保证侧钻成功率。

根据实钻井眼轨迹数据及DS01-1-L1靶点地质调整结果，做DS01-1-L1剖面数据。

起钻至L1井的侧钻点位置，开始循环拉槽，定向、侧钻。根据主井眼滑动调整轨迹时工具的造斜率，确定侧钻分支时马达的弯角。

侧钻时稳定工具面后，采取连续滑动的方式，尽快侧钻出新井眼。钻进5m后逐渐加快机械钻速，侧钻结束后，进行LWD实时测井。

滑动侧钻及转盘稳斜钻进均在煤层中钻进，注意摩阻扭矩的变化。

钻完L1井后，循环20min。起钻至L2井的侧钻点位置。重复上述步骤，完成其余分支井眼的作业。

起钻至井口，关闸板防喷器，准备完井作业。

PHH-001井在后期施工中采用了两次侧钻进行两个分支井的施工。在侧钻时，主要做好了侧钻点、侧钻钻头、井下造斜工具、钻具组合、钻进方式的选择等工作，侧钻效率较高，一般2h能形成完整的新井眼。

（四）综合录井

1.地质录井

地质录井主要是岩屑录井和钻时录井，并取全、取准各项原始数据，以获取地质资料建立钻井地层柱状。岩屑、钻时录井：一开井段不做要求，进入基岩风化带超过20.00m，一开井深50.20m；二开、三开按设计要求进行录井工作。

（1）岩屑录井。岩屑录井是建立地层柱状的依据，也关系到钻井施工等相关作业。严格按照《地质录井作业规范》的要求，加强录井前的各项准备工作。捞取岩屑严格按照录井规范做到不漏包、不丢包；清洗岩屑根据不同岩性采用不同工具和方法，保证了岩屑的数量和质量。岩屑描述实行专人负责，同时参考钻时等有关资料，准确鉴定岩煤屑，为建立地层柱状提供可靠的基础资料。

（2）钻时录井。钻时数据是绘制钻时曲线的依据，而钻时曲线是岩煤屑鉴定描述、进行地质分层的重要辅助资料，本井严格按照设计要求，准确地获取了全井的钻时数据。一开不要求；二开后进行钻时录井每0.5m记录1点，为绘制钻时曲线、划分地层、水平井定向钻进提供准确数据。

2.气测录井

（1）气测录井仪简述。本井录井使用的气测录井仪是上海神开科技工程有限公司生产的SK-2Q02C快速色谱录井仪，主要适用于煤层气、天然气的勘探、开发的仪器设备，它的核心部分为高灵敏快速色谱SK-3Q03氢焰色谱仪，SK-3Q03氢焰色谱仪是钻井勘探领域的浅层、薄层、地面导向的实时测量必备系统，是地面导向、薄层勘探、水平井勘探等钻井勘探获取钻井现场与科研第一手信息的重要仪器，一般的综合录井仪分析周期是2min，SK-3Q03氢焰色谱仪的分析周期是30s，使用它可发现0.5m以下的薄层煤层，是煤层气勘探开发的新一代综合录井仪。

（2）气测录井仪的使用。气测录井是根据钻井过程中钻遇煤气层，气体浸入泥浆钻井液中返出地面，经电动脱气器分离后进入色谱仪，从而分析出气体成分，是发现煤层气的重要手段，也关系到钻井施工等相关作业。本井严格按照《综合录井作业规范》的要求，加强录井前的各项安装准备工作。气测录井严格按照设计要求自二开至完钻进行全自动连续测量，每1m记录一点所测资料，全烃为连续记录曲线，做到不漏点、不漏测；对气测异常井段及时做出预报和初步解释，保障了水平井的顺利施工。

3.伽马录井

本井三开水平段钻进过程中，在MWD随钻测斜仪中增加伽马探管，利用自然伽马曲线在不同地层中的反映，特别是在煤层顶、底板为泥岩时，自然伽马曲线具有明显的幅值反映。能够分析判断钻头是否在煤层中，当钻头穿透煤层到达其顶底板时，能够及时调整MWD随钻测斜仪钻进参数，使钻头重新回到煤层中。利用伽马录井配合钻时、气测、岩屑录井，能够很好地分析解释钻头在煤层中水平钻进，起到地质导向的作用。

（五）测井

测井内容及要求如表6-8。

表6-8 煤层气多分支水平井测井内容及要求

三、定向和导向技术

（一）LWD随钻地质导向技术

“LWD”为随钻测井3个英文单词的简写。利用LWD导向，监测的主要参数是：地层自然伽马值和电阻率值，据此来判断钻头是在煤层中钻进，还是到了顶板或底板。地质师根据判断，要求定向井工程师随时调整井眼轨迹，最大限度保证在煤层中钻进（图6-9）。

DS01-1V井采取“转动+滑动”的复合钻进方式，以及LWD随钻实时测井，能有效地实现钻头在目标层中穿行，导向钻进不但要考虑煤层穿行率，同时还要考虑机械钻速。

二开造斜井段设计造斜段狗腿度11.081°/30m，剖面设计为双增圆弧剖面，连续造斜钻进至3号煤层顶部，钻至煤顶后，循环起钻，调整马达弯角。下钻时准确确定马达弯角方向，并预留反扭角；钻完第一柱后每单根测斜，定向井勤预测轨迹；在斜井段内钻具因故停止转动（洗井、测斜、机修、保养等）时，钻具需3～5min上提下放一次，活动距离不得小于6m，接立柱或起钻时，所卸接头需高于转盘面1～2m，钻进过程中不得转动转盘，接立柱时不得用转盘卸扣。

图6-9 地质导向示意图

二开钻进采用小钻压吊打，每50m测斜一次，保证井斜控制在2°以内。第二趟钻增斜调整方位，采用Sperry-Sun MWD 测量方式，定向方式为高边方式；第四趟钻通井处理泥浆后下套管，起钻测ESS多点；造斜钻进时，地质工程师每2m捞砂一次，注意地层变化，造斜钻进至煤层顶板后，控制钻速，进入煤层斜深1m结束二开。固井设计时，因造斜率比较高，决定少下扶正器，具体为：入井第1根套管最下端加刚性扶正器1只，100～380m井段每3根加弹簧扶正器1个每5根套管灌浆一次。

三开钻进，试压后钻入新地层1m，处理泥浆后起钻，接入“LWD+Motor”钻具组合，按定向井的要求井口作业及测试；下钻到底后，循环一周后导向钻进；LWD实时检测轨迹，保持井眼在煤层的中上部运移，钻进过程中，解释工程师密切注意实时测井曲线，发现双Y曲线异常波动，及时与地质监督沟通，并结合返出岩屑，判断井眼轨迹趋势，及时采取措施，特别注意钻入底部的粉煤层；注意震动筛煤的返出量，若返出量减少，立管压力（LWD及录井检测）波动大，采取控制转速等措施，保持井眼清洁；加强录井、LWD监测，及时反馈，尽可能保持井眼在煤层中上部穿行；各分支井眼钻进，进行LWD实时测井。

（二）MWD+伽马探管+钻时、岩屑、气测录井组合定向

PHH-001和PHH-002多分支水平井在水平段钻进中，采用MWD无线随钻测斜仪进行定向钻进，配合钻时录井、岩屑录井、气测录井、伽马录井等方法进行地质导向。极大地降低成本，获得了十分有效的定向结果。

根据地层性质，钻进煤层时，钻时小、伽马值低、甲烷气测值高；钻入煤层顶板泥岩时，钻时较大、伽马值极高、甲烷气测值较低；钻遇石灰岩时，钻时大、伽马值较高、甲烷气测值低。

煤层中施工水平井时，煤层钻遇率是工程成功与否的关键。在施工中，施工方根据煤层钻进的特点，总结一套有效保证煤层钻遇率的方法。煤层钻进时，气测显示值远高于在顶底板的气测显示值，钻时则明显低于钻进顶底板的钻时；同时，将伽马探管接在离钻头较近的位置，根据15号煤层低伽马显示值的特性，进行地质导向，取得了很好的效果，PHH-002井煤层钻遇率高达80.7%。

（三）无线随钻测斜定向技术

PHH-001、PHH-002井采用国产无线随钻系统进行钻井轨迹控制。在实际施工中，采用不同造斜率的螺杆钻钻进，RST-48型无线随钻系统电子探管将井底参数通过泥浆传输至地面，远程计算机系统将泥浆脉冲进行解析后反馈给轨迹控制人员，轨迹控制人员通过采用滑动钻进、复合钻进、调整工具面、选择钻具造斜率等手段进行钻井轨迹控制。

四、对接连通技术

与水平井对应直井所造的洞穴直径一般为0.5～0.6m，水平井要穿过该洞穴，仅靠常规的精度很高的定向井测量仪器，一般来说是不可能的。必须采用专用连通仪器，用定向井测量仪器和工具作为配合，根据获得的信号和指令，要求定向井工程师调整井眼轨迹，达到对接连通的目的（图6-10）。

DS01-1 井钻进参数：WOB 20～40kN；泵压8MPa。

（1）直井下入VECTOR仪器。

（2）水平井接收信号，判断与洞穴的相对位置。

（3）每3m测斜一次，根据定向井工程师的预测数据，连通工程师发出井斜、方位调整指令。

（4）定向井工程师依据指令，完成井斜和方位的调整。

（5）距洞穴3m，直井起出仪器。

（6）水平井旋转钻进连通，连通后钻进10m左右，起钻甩RMRS。

图6-10 DS01-1工程井与生产井连通示意图

五、排采技术

排采技术包括排采设备、排采制度和修井等方面的技术集成。

（一）排采设备

排采设备的选择主要取决于井深、井底压力、水的流速及气的流速等因素。本项目直井选择管式泵排采设备，工程井和生产井合一的水平井进行了专门的泵型试验。

井口装置包括：

（1）单井采气系统。主要包括油、套环空出口+套管压力表+支管线+火把。

（2）单井排液系统。主要包括油管出口+气、水分离器+水计量表+排水管线。

（3）自动数据采集和设备自动控制系统。主要包括探头、传输电缆。

CNG站的自动控制系统通过安装于井口的探头和传输电缆来采集各井的产水量和套管压力数据及控制抽油机和电机的运行。

（二）排采制度

排采工作制度根据产水量和降液速度进行调整。各井各不相同，同一口井在排采先后阶段需要适时调整。PHH-001、PHH-002、DS01-1V、DS02-1V井采用1.5～1.8m冲程，1.5～6.0次/min冲次，保证每日3～5m³的降液速率，满足该井排液，保持液面平稳。

（三）压力煤粉控制和管理

3号煤煤质较硬，排采过程中，可以随井液进入泵筒的只有悬浮的微粒，略大的井下物都沉积在井筒中，所以该类井在排采过程中，特别是排采初期，应当定期进行检泵，清除井筒内沉积物，保证后期产气的稳定。

15号煤煤质较软，初期排采强度过大，降液速度过快，使井底流压突然变化，会造成井眼坍塌。所以该类井必须控制好降液速度，防止过快造成井眼坍塌，堵塞产气通道。

（四）修井

排采期间由于产液含煤粉量大，井下有大量煤浆，运行时煤浆进入泵桶，部分随井液排出地面，另有部分留在井桶内，造成凡尔堵塞或柱塞卡死，或因电路故障停机造成卡泵，因此排采井要定期进行修井作业。

六、装备、工具

钻井设备的选择是钻井成功的关键，水平井施工要求钻机具备较大的提升能力和加压钻进能力。导向工具确保完成设计的井眼轨迹，提高煤层钻遇率。对接系统要求准确连通。

（一）钻机

1.ZJ30B钻机设备清单

ZJ30B钻机设备清单见表6-9。

2.T130XD顶驱车载钻机

PHH-001、PHH-002井钻井设备采用美国雪姆公司生产的T130XD顶驱车载钻机。该钻机主动力760马力，名义钻井深度1900m（311mm井径，114mm钻杆）。提升能力60t，顶驱给进能力14.5t，扭矩12kN·m，车载空压机2.4MPa，排量38m³/min。井台可伸起2.41m，可以直接安装防喷器。

表6-9 ZJ30B钻机设备清单

续表

固控及防喷系统未列出。

该钻机搬迁安装极为方便，提升、回转能力均能满足煤层气水平井施工的需要。该钻机即可采用常规钻井方法施工，也可采用空气钻井工艺施工。特别是该钻机加尺时用时很短，一般不超过1min，有效地减少了钻井时因停泵造成的井下复杂，使用钻井设备见表6-10。

表6-10 钻井设备配备表

（二）81/2″井眼井下特殊设备

81/2″井眼井下特殊设备见表6-11。

表6-11 81/2″井眼井下特殊设备清单

（三）6″井眼井下特殊设备

6″井眼井下特殊设备见表6-12。

表6-12 6″井眼井下特殊设备列表

七、钻井液和储层保护技术

（一）钻井液性能要求

钻井液性能要求见表6-6。

（二）钻井液性能维护

（1）开钻前检查固控设备、配浆及循环系统是否符合要求，各开关闸门是否灵活。

（2）清泥浆罐，配浆。坂土浆需预水化24h以上。

（3）钻进时开除砂器。一开结束，充分循环洗井。起钻前适当提高泥浆黏切，确保表层套管顺利下入。

（4）二开用好各种固控设备，保证钻井液具有低的固相含量。

（5）造斜段确保井眼清洁；可以不定期使用稠泥浆段塞清洗井眼。

（6）造斜后应全面实施减阻防卡措施。

（7）通井钻具到底后，充分循环洗净，起钻前打入3方稠塞。

（8）下套管前裸眼段注入防卡减阻液，确保套管顺利下入；下套管完循环洗井时适当降低泥浆黏切，以提高水泥浆顶替效率。

（9）水平段在煤层中钻进，以清水为介质，加强固控、除气。观察返出岩屑情况，可打入生物聚合物XC，提高井底的净化效果。

（10）钻进用好振动筛和除砂器，清除煤粉。

（11）为了确实保护好煤层，严格按照设计，采用清水钻进，用XC液体清洁井眼时高黏返出时放掉，泥浆罐内钻井液超过30s，放掉换清水。

本井在使用清水+生物聚合物钻煤层时可能存在风险，特制定两套预案，但未实施。

（三）煤层保护技术

煤层气井施工时，煤储层保护极为关键。在本次钻井中，主要采用清水钻井液钻进，严格控制钻井液固相含量、密度，井内岩粉较多时，通过泵入高黏无污染钻井液排出岩粉，既保证了井内安全，又防止了储层污染。

15号煤采用清水作为循环冲冼液钻进，为减少对储层污染，施工中严格控制清洗液的密度和固相含量，相对密度不超过1.03，由于煤层钻速很快，煤屑多，钻进一段时间需往井内泵入一定量的高黏无污染清洁液排出煤粉，保证井下既安全钻进又不污染煤层。完井起钻前采用清水清孔，替换孔内钻井液，保持孔内清洁干净，确保出气通道畅通。三开水平井钻井过程中，为避免和减少冲洗液中固相颗粒对煤层的污染，煤层水平井段使用吸水的钻进。但是由于清水的携带能力低，特别是水平井段不可避免地会造成煤屑、岩屑床，因此在钻进过程中，遇到井内复时，及时使用XC配制的清扫液进行清理，保持了井底干净，有效地避免了埋卡钻，确保了钻进安全，为本井的胜利完井打下了坚实的基础。

⑽ 自动控向垂直钻井系统

一、内容概述

国外在进行深部钻井，特别是在进行大陆深部科学钻探的过程中，认识到被动防斜技术的不足，迫切需要一种能适应深井和超深井钻进的主动防斜技术。而最早提出这一要求并投入实际研制和应用的项目是20 世纪80 年代开始进行的联邦德国大陆超深井计划（KTB计划），该井的设计深度近万米，而所钻深部地层很多都是结晶岩，地层倾角可达60 °左右，在这样的条件下用传统的钻井工具难以使井眼保持垂直，迫切需要一种新型的垂直钻井系统来完成这一大陆超深井计划，因此提出研制一种采用主动防斜技术的自动垂直钻井系统（Automationed Vertieal Drilling System，简称为VDS）。

自从发明旋转钻进技术以来，钻孔的弯曲问题就一直存在着，造成钻孔弯曲的根本原因是粗径钻具轴线偏离钻孔轴线。造成发生钻孔弯曲的充要条件主要是3个方面：①存在孔壁间隙，为粗径钻具偏倒或弯曲提供了空间；②具备偏倒或弯曲的力，为粗径钻具偏倒或弯曲提供动力；③粗径钻具偏倒或弯曲的方向稳定。

为了保证冲洗液能顺畅地排出碎屑，孔壁直径一般大于钻具直径，孔壁与钻具之间的环形空隙是必然存在的。而在钻进过程中，当孔深达到一定长度时，钻杆柱已不是简单的刚性体，而可视为一个细长的柔性杆件。对钻头施加轴向力时，钻杆将会产生弯曲变形，由此可见，使钻具偏倒或弯曲的条件是客观存在的。但最终钻孔是否弯曲，还将决定于钻具偏倒或弯曲的方向是否稳定。如果钻具偏倒或弯曲方向不稳定，则有可能使钻头在不同时刻朝着不同方向钻进，从而发生扩壁作用。

由于钻孔弯曲和倾斜现象的存在，一些相应的防斜技术例如钟摆钻具、满眼钻具以及偏轴钻具等防斜打直技术也先后出现并应用到工程中。钟摆钻具是较早用于防斜、纠斜的钻具组合，它是利用倾斜井内切点以下部分钻挺重力的横向分力，把钻头推靠在已斜井段的低边，产生降斜和纠斜效果，这个力又称为钟摆力。而满眼钻具的主要特征是其底部钻具组合中含有2～3个或更多的与钻头直径相近的稳定器以及相应的大直径钻挺，从而组成刚性很大、不易弯曲的防斜钻具组合。其工作原理是在已钻过的直井段中，保持刚性的满眼钻具位于井眼中间，其钻具轴线与井眼轴心线基本保持一致，从而减小钻头的倾斜角度，起到控制井眼弯曲和井斜的作用。偏轴钻具是在钻柱的下部靠近钻头处设置偏重钻铤或者设置回转心轴偏离钻柱轴心线的偏轴接头。当钻头回转时，偏轴部分在靠近钻头上方的钻具组合中产生一个离心力，该离心力的大小与偏心重量和偏心距有关。在轴向钻压的作用下，下部钻具组合发生弯曲旋转时成弓形。偏重钻铤每回转一周就会对倾斜井段的井眼低边产生一定的纠斜力，以减小倾斜井段的井斜角。前述几种传统的防斜设备和技术的共同特点是均属于被动防斜技术。它们虽然也得到了较广泛的工程应用，但在高陡构造的大倾角地层以及高应力破碎性地层中，由于无法克服地层极强的自然造斜能力，因而难以满足对于深井、超深井以及复杂结构井上直井段钻进的要求。

在提出该设想以后，美国贝克休斯公司（BakerHuges）即开展了相应的研究工作，贝克休斯公司最终于1988年研制成功垂直钻井系统（VDS），成功解决了德国大陆超深井计划中遇到的井斜问题。在VDS的研制过程中，从首例样机开始，先后经历了3 代共计5种型号的垂直钻井系统。其中VDS-1（图1）属于外导向垂直钻进系统，为最初的试验性产品，其主要结构如图1所示：不旋转的导向套与旋转轴6之间通过轴承4连接，在导向套四周均匀分布了4个可以伸缩的导向块8，由泥浆提供驱动力的4个活塞可以分别控制导向块的外伸。钻进过程中的井斜数据由井斜传感器测量并反馈到装置的微处理器单元，微处理器单元经过计算，发出控制命令给液压阀，由液压阀控制驱动活塞的运动，从而使得导向块伸缩。当导向块向外伸出时压靠井壁，因此产生作用于旋转轴上的纠斜导向力，使得钻具回到中心位置。在该系统中测斜传感器、微处理器单元7等是靠内置电池供电的。由于自动垂直钻井系统的导向块布置在外部，工作时外伸并作用在井壁上，因此这种结构形式称为外导向式垂钻结构，如图2（a）所示。

图1 VDS-1结构示意图

1—马达驱动节；2—内部吸振单元；3—旋转部分；4—轴承；5—顶部稳定器；6—旋转轴；7—传感器、电子及电池部分；8—外促式导向块；9—钻头

图2 VDS导向块结构布置示意图

（a）VDS-1；（b）VDS-3

在KTB计划中实际投入应用的产品为VDS-3和VDS-5。VDS-3在结构上与VDS-1相比的主要区别有2点：一是在电子部分上VDS-3用数字电路取代了VDS-1的模拟电路；二是在导向块的结构形式上。如图2（a）及（b）所示分别为VDS-1及VDS-3的导向块布置形式。两者的主要区别是图2（a）中液压缸及导向块作用在井壁上，图2（b）中所示VDS 3的导向块不直接作用于井壁，而是作用在内部的旋转中轴上。4个导向活塞内的压力是可以独立控制的，动力来源于内部的泥浆压力。当钻具未发生偏斜和弯曲时，4个导向活塞均外伸抵靠旋转中轴，如果井眼偏离了垂直方向，井下测斜仪测得井斜数据并传递给微处理器单元，微处理器单元经过运算，将使其中1 个或2 个控制阀关闭，使得相应中轴在钻头上形成一个侧向力，从而使井眼轨迹保持到垂直方向。图3 是VDS 3的结构示意图，其基本组成包括：马达联轴节、不旋转外壳、马达驱动节、旋转轴、传感器、电子及电池部分、内置式导向块以及钻头等。

可以看出在近钻头处的不旋转外壳的外部是比较平整的，内置式导向块安装于不旋转外壳中，导向块作用在内部旋转轴上，通过对旋转轴的推挤调整钻头的方位，导向块自身并不与外井壁直接接触，从而提高了装置的使用寿命，所钻井眼轨迹的变化也更加光滑。VDS-3在钻进时有时会引起悬挂的现象。为了改进这一问题，此外为了使VDS能应用于井径扩大的井眼，并使其能适应井下200℃左右的高温工作环境，贝克休斯公司进一步研制了VDS-5。VDS-5与VDS-1相似，也属于外导向型的垂直钻井系统。与VDS-1的主要区别在于，VDS-5采用了“负液压导向”。所谓的“负液压导向”是指当钻具处于完全垂直的井眼中时，4个导向块均在压力作用下外伸并支撑于井壁上，使得钻具与井眼中轴线对中。如果井眼偏斜或弯曲时，处于井眼低边处的导向块由于对应液压缸失压而缩回，这样就会使得其对面的导向块产生导向力把底部钻具推向井眼低边，从而达到纠斜目的。VDS-5与VDS-3相比，其改进之处还体现在系统中机械、液压及电子组件是严格分开的，这显然增加了系统的可靠性并便于进行维护，另外一点，VDS-5中还采用了井下交流发电机来代替抗高温电池，使得此系统有更好的环境适应性和更长的井下工作时间。

图3 VDS-3结构示意图

1—马达联轴节；2—不旋转外壳；3—马达驱动节；4—旋转轴；5—传感器、电子及电池部分；6—内置式导向块；7—钻头

VDS系列在KTB计划中的应用是成功的，在使用过程中也出现了一些不足之处，一个主要原因是因为VDS中产生导向块的驱动力的来源是泥浆（钻井液）的能量，然而泥浆与液压油等普通液压介质相比，存在颗粒含量高、润滑性能差等特点，利用泥浆作为传动介质时，系统中的电磁阀以及柱塞缸等液压元件容易发生磨损和卡死现象，从而降低了系统的可靠性。其后，贝克休斯公司与其他公司合作在VDS的基础上进行了改进，在20世纪90年代中期研制了新的垂直钻井装置SDD（Straight Hole Drilling Device）。SDD的结构如图4所示。它与VDS系统基本相同，但其结构形式更为复杂一些。其主要的改进在于液压系统和电子线路方面。SDD中的电磁阀是隔离式的，从电磁阀到液压缸活塞之间采用了液压油为工作介质，减小了电磁阀及液压缸等液压元件的磨损情况，提高了装置的使用寿命。此外SDD中导向块的数量也由VDS中的4个减少为3个。

图4 SDD结构示意图

1—泥浆脉冲发生器；2—交流发电机；3—井斜传感器及电子部分；4—液压油源；5—井下马达；6—挠性轴；7—外伸式导向块；8—钻头

二、应用范围及应用实例

目前国外已研制出可以自动控向的垂直钻井设备，并已在钻井实践中得到了一定程度的应用，例如在美国南部路易斯安那州的盐丘构造区域的油气开采过程中，由于采用了自动控向垂直钻井系统（Automationed Vertieal Drilling System），井眼轨迹的倾斜角控制在了0.18 °，与传统的旋转钻进相比，钻进效率提高了25% ～75%。在美国哥伦比亚地区的地质钻探过程中，由于采用了自动控向垂直钻井系统，使得每钻进一万英尺由耗时188天减少到了140天，大大节省了勘探费用。这些应用的实践均说明了自动控向垂钻技术可以大大地提高生产效率，而且钻进的井眼质量好。我国目前已经在一些地区引入了国外的自动控向的垂直钻井设备进行了一系列直井的钻探，取得了较好的应用效果。

三、资料来源

张萌.2005.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