国之利器“智能柔性旋转导向系统”研发取得突破

 

旋转导向系统被誉为石油钻井技术“皇冠上的明珠”,可有效提高钻井速度、钻井安全性和井眼轨迹控制精度,是高效完成定向井和水平井的国之利器,也是提高常规和非常规复杂油气藏勘探开发效率的“杀手锏”技术。因此旋转导向系统及相关技术研发,代表着当今世界钻井技术的最高水平,目前只有美国几家公司拥有此项技术的成熟产品,是我国石油工业面临的最关键“卡脖子”技术。 

中国科学院从国家重大需求出发,2017年前瞻性地部署了“智能导钻技术装备体系与相关理论研究”A类战略性先导科技专项,该专项由中国科学院地质与地球物理研究所牵头,联合中石油、中石化、中海油及相关领域大学共同攻关,旨在研发具有我国自主知识产权的新型智能柔性旋转导向系统和随钻测井系统。数百位科研人员经过三年多的努力,攻克了一系列理论与技术难题,技术创新为解决国家重大需求奠定了基础。 

在攻克旋转导向系统微型液压控制单元、高精度动态测量等关键技术的基础上,旋转导向系统垂直钻井于2019年底取得成功,在胜利油田樊深斜101井完成551米实钻试验,井斜控制在1.5°以内,被油田认为具备了垂直钻井工程应用能力。在充满挑战的2020年,智能导钻研发团队克服种种困难,突破了直井造斜、高精度井眼轨迹控制技术瓶颈,研制成功新一代智能柔性旋转导向系统,在中石化胜利油田的大力支持下,于202111~12日,在胜利油田营88-11井对新一代智能柔性旋转导向系统进行了实钻井试验。本次试验井段深度为1830~2888米,总进尺423米,系统连续工作时间101小时,成功完成了直井造斜、稳斜和扭方位等功能,导向钻进过程中最大狗腿度为6.8°/30米,并成功命中预定靶点,实现了对钻井过程中井眼轨迹的高精度控制。 

本次实钻试验不仅验证了自研新型智能柔性旋转导向系统的功能性和可靠性,而且具备完成“一趟钻”工程技术服务的能力,为大规模推广应用奠定坚实了基础。智能导钻研发团队下步将集中优势力量,向研制国际前沿的高造斜率、更小尺寸的柔性旋转导向系统迈进。 

    该项成果凝聚了“智能导钻技术装备体系与相关理论研究”研发团队集体的智慧与汗水,为突破我国旋转导向“卡脖子”技术提供了新的解决方案,也给中国石油工业高端制造带来一线曙光,团队特别感谢中石化胜利钻井院对实地钻井验证的大力支持和帮助!

  胜利油田营88-11井场试验现场 

  旋转导向地面决策控制系统操作间

  庆祝中科院自研旋转导向系统下井试验成功