張奎林，夏柏如

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）工程技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101）

基金項(xiàng)目：中國(guó)石油化工集團(tuán)公司重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“捷聯(lián)式自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)在南方探區(qū)中的試驗(yàn)研究”（P09003）

國(guó)產(chǎn)自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)的改進(jìn)與優(yōu)化

張奎林1，2，夏柏如1

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）工程技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101）

基金項(xiàng)目：中國(guó)石油化工集團(tuán)公司重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“捷聯(lián)式自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)在南方探區(qū)中的試驗(yàn)研究”（P09003）

高陡構(gòu)造及巖性變化復(fù)雜條件下的井斜問題一直是困繞鉆井工作者的一大技術(shù)難題。中國(guó)石化南方探區(qū)河壩、普光等構(gòu)造的巖性變化頻繁，地層傾角大，自然造斜力強(qiáng)，井斜控制十分困難，極易發(fā)生井斜，嚴(yán)重制約了鉆井速度的提高。國(guó)外自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)在該地區(qū)進(jìn)行了多井次的應(yīng)用，效果良好，在控制井斜的同時(shí)大幅度提高了鉆井速度，較好地解決了鉆速提高與井斜控制之間的矛盾。但國(guó)外自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)服務(wù)價(jià)格昂貴，鉆井成本居高不下。為了降低鉆井成本，決定在該地區(qū)應(yīng)用中國(guó)石化自主研發(fā)的捷聯(lián)式自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)。然而，該系統(tǒng)在之前的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過程中暴露出降斜、提速效果不明顯等問題；經(jīng)過原因分析，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)與優(yōu)化，之后又進(jìn)行了2井次的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，顯示出非常好的防斜打快效果，為系統(tǒng)的推廣應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

高陡構(gòu)造；捷聯(lián)式自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)；改進(jìn)；優(yōu)化

井斜問題，特別是高陡構(gòu)造條件下的井斜問題，不僅導(dǎo)致機(jī)械鉆速低、鉆井周期長(zhǎng)、鉆井成本高，而且往往造成井身質(zhì)量很差，嚴(yán)重時(shí)還將導(dǎo)致中途填井重鉆或報(bào)廢，延長(zhǎng)建井周期，甚至達(dá)不到勘探開發(fā)的目的。中國(guó)石化南方探區(qū)主要區(qū)塊，例如川東北河壩構(gòu)造、普光構(gòu)造等，由于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變，地層老，巖石致密堅(jiān)硬，巖性復(fù)雜且泥巖、砂巖、白云巖、碳酸巖交互，巖性變化大，同時(shí)受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，高陡構(gòu)造地層傾角大（多在30～85°），且上部地層斷層較多，砂泥巖互層頻繁，自然造斜力強(qiáng)，井斜控制十分困難，極易發(fā)生偏斜，嚴(yán)重制約鉆井速度的提高。常規(guī)的鉆井方法無法解決防斜與提速之間的矛盾，只能以犧牲鉆速來實(shí)現(xiàn)防斜打直［1-6］。自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)可以較好地解決這個(gè)問題［7-13］。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在川東北地區(qū)的沙溪廟、千佛崖、自流井和須家河組上部地層，應(yīng)用國(guó)外自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)11井次，平均機(jī)械鉆速比常規(guī)鉆井機(jī)械鉆速提高了57%，且井身質(zhì)量好。但是，自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)被國(guó)外幾大服務(wù)公司壟斷，只提供服務(wù)，不出售產(chǎn)品，服務(wù)價(jià)格昂貴，造成鉆井成本居高不下。為了降低鉆井成本、打破國(guó)外公司的壟斷，中國(guó)石化自主研發(fā)了捷聯(lián)式自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是，在旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過程中，通過隨鉆測(cè)量、井下閉環(huán)控制，進(jìn)行直井鉆進(jìn)過程中井眼軌跡的連續(xù)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)垂直鉆井功能。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 主要組成

捷聯(lián)式自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)推靠方式實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)過程中的主動(dòng)防斜、糾斜。其中，穩(wěn)定平臺(tái)是系統(tǒng)的核心，主要由基于旋轉(zhuǎn)基座的測(cè)控短節(jié)、井下發(fā)電機(jī)、無刷力矩電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器和防斜糾斜執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。在穩(wěn)定平臺(tái)的控制下，力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的盤閥對(duì)過流鉆井液進(jìn)行控制，利用活塞驅(qū)動(dòng)翼肋推靠井壁，產(chǎn)生具有糾斜作用的側(cè)向推靠力，以實(shí)現(xiàn)有效的防斜、糾斜功能［14-16］。

發(fā)電機(jī)組件主要由發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)密封及葉輪3部分組成。鉆井液帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，旋轉(zhuǎn)密封隔開液壓油和鉆井液，以減少對(duì)軸承等易損件的磨損。

系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)和力矩電機(jī)在旋轉(zhuǎn)密封和液壓平衡系統(tǒng)的保證下，工作于液壓油中。發(fā)電機(jī)通過接頭上的高壓堵頭為測(cè)控短節(jié)供電，而測(cè)控短節(jié)同樣通過高壓堵頭控制力矩電機(jī)；力矩電機(jī)的輸出軸直接控制上盤閥，與下盤閥形成開關(guān)閥，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞推靠井壁，提供側(cè)向力糾斜。

測(cè)控短節(jié)上安裝有采集板、定向板、電機(jī)板、加表和陀螺等硬件電路和傳感器，各電路板搭載的框架軟件和具體功能模塊之間相互融合，通過CAN總線并行工作，完成數(shù)據(jù)采集、解算及相應(yīng)的控制工作。

伺服短節(jié)由無刷力矩電機(jī)及旋轉(zhuǎn)變壓器組成，精確控制上盤閥相對(duì)于下盤閥的空間位置，以達(dá)到自動(dòng)糾斜、防斜的目的。旋轉(zhuǎn)變壓器在伺服短節(jié)中作為無刷力矩電機(jī)的角度傳感器，對(duì)無刷力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行檢測(cè)，完成對(duì)無刷力矩電機(jī)的換相控制和盤閥角度控制。

防斜糾斜執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由盤閥組件和推靠組件組成。盤閥組件由上盤閥（設(shè)計(jì)有1個(gè)過流孔）和下盤閥（設(shè)計(jì)有3個(gè)過流孔）組成，通過上盤閥對(duì)下盤閥相對(duì)位置的改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)過流鉆井液的有效分配。推靠組件主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)本體、帶噴嘴的活塞及推靠井壁的翼肋組成，根據(jù)過流鉆井液的流量及壓力，對(duì)井壁施加不同的推靠力。

1.2 規(guī)格性能參數(shù)

捷聯(lián)式自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)的規(guī)格性能參數(shù)如下：外徑228.6 mm，適用井眼尺寸311.2 mm，總長(zhǎng)7.42 m，支撐翼塊尺寸（未伸出/伸出）299.72 mm/322.58 mm，巴掌分流2.5 L/s，流量40～60 L/s，最大流體靜壓力120 MPa，轉(zhuǎn)速60～200 r/min，鉆頭壓降3.5～5.0 MPa，鉆鋌扣型NC70。

2 前期試驗(yàn)情況

2.1 分2井

試驗(yàn)井段3 267～3 305 m，純鉆時(shí)間28.55 h，井斜控制在2.5°以內(nèi)，與下入自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)之前的井段相比，機(jī)械鉆速有所提高。自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)井下工作正常，井斜、井斜工具面測(cè)量基本準(zhǔn)確，工作模式選擇準(zhǔn)確，初步驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性、穩(wěn)定性及可靠性。但是，系統(tǒng)在鐘擺鉆具組合全壓鉆進(jìn)狀態(tài)下基本保持穩(wěn)斜，降斜效果不明顯，這與捷聯(lián)式算法的準(zhǔn)確性、排量和鉆頭壓降未達(dá)系統(tǒng)使用要求以及底部鉆具組合等因素有關(guān)。

2.2 舊州1井

試驗(yàn)井段2 487.34～2 551.26 m，純鉆時(shí)間60 h，進(jìn)尺63.92 m，機(jī)械鉆速提高不明顯。井底井斜的變化趨勢(shì)為先降斜，再穩(wěn)斜，最后是緩慢增斜狀態(tài)。原因是穩(wěn)定平臺(tái)發(fā)電機(jī)端Kalsi密封磨損較嚴(yán)重，旋轉(zhuǎn)密封面已磨平，而且總徑向厚度減少約1/3，電機(jī)內(nèi)被鉆井液充滿，軸承損壞嚴(yán)重，導(dǎo)致系統(tǒng)失效，從而井斜不降反增。

另外，由于最初的捷聯(lián)式算法主要是基于垂直鉆井臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的，在實(shí)際鉆井過程中，由于井下工況復(fù)雜，為系統(tǒng)引入了震動(dòng)及黏滑等隨機(jī)干擾，降低了信號(hào)的信噪比，尤其對(duì)于加速度計(jì)的影響更為突出，有效信號(hào)淹沒于噪聲中。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，穩(wěn)定平臺(tái)測(cè)控短節(jié)輸出井斜角、井斜工具面角的精度不足。特別是在黏滑條件下引起的鉆鋌震動(dòng)，鉆鋌轉(zhuǎn)速不均勻，從而輸出井斜、井斜工具面與靜態(tài)測(cè)量的數(shù)據(jù)差別較大，推靠機(jī)構(gòu)不能在準(zhǔn)確的位置進(jìn)行推靠，造成系統(tǒng)降斜效率降低。

總之，從試驗(yàn)情況看，國(guó)產(chǎn)捷聯(lián)式自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)的糾斜效果不好，提速效果亦不明顯，需要從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定平臺(tái)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、配套鉆井工藝等方面進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化。

3 系統(tǒng)改進(jìn)與優(yōu)化

3.1 捷聯(lián)式算法改進(jìn)

如何從強(qiáng)震動(dòng)干擾信號(hào)中提取有效信號(hào)是捷聯(lián)式算法改進(jìn)的關(guān)鍵，通過對(duì)自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)多次井下實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，將其工作狀態(tài)分為以下3種：靜止?fàn)顟B(tài)、均勻旋轉(zhuǎn)狀態(tài)和非均勻旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，分別在這3種狀態(tài)下給出了改進(jìn)的捷聯(lián)式算法。

3.1.1 靜止?fàn)顟B(tài)

在靜止?fàn)顟B(tài)下，加速度計(jì)受到的隨機(jī)震動(dòng)干擾很小，所以可以通過對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)平均，以及延長(zhǎng)井斜及井斜工具面角計(jì)算數(shù)組的方法，來消除隨機(jī)震動(dòng)給系統(tǒng)帶來的干擾。靜態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)過滑動(dòng)平均后，可以有效地平滑曲線，消除掉大部分隨機(jī)干擾，將平滑后的數(shù)據(jù)帶入原有捷聯(lián)式算法中［17-18］，即可計(jì)算出井斜角及井斜工具面角。

3.1.2 均勻旋轉(zhuǎn)狀態(tài)

在均勻旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，X，Y軸加速度計(jì)被鉆進(jìn)過程中的隨機(jī)震動(dòng)嚴(yán)重干擾，致使其輸出信號(hào)嚴(yán)重失真，在這種情況下原有捷聯(lián)式算法已不再適用。由于原始數(shù)據(jù)采樣頻率為100 Hz，可以對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行角域重采樣，以消除高頻震動(dòng)信號(hào)對(duì)實(shí)際輸出信號(hào)的干擾。

將重采樣后的加表輸出信號(hào)經(jīng)過特定頻率響應(yīng)及相位響應(yīng)的濾波器濾波之后，即可得到規(guī)則的輸出信號(hào)。分別對(duì)磁通門FX，F(xiàn)Y進(jìn)行同樣濾波處理，再將濾波后的信號(hào)代入到原有捷聯(lián)式算法中［17-18］，即可計(jì)算出井斜角及井斜工具面角。

3.1.3 非均勻旋轉(zhuǎn)狀態(tài)

該狀態(tài)主要是由于井下存在黏滑工況造成的，同時(shí)疊加隨機(jī)震動(dòng)的影響。黏滑發(fā)生的時(shí)刻是隨機(jī)的，黏滑發(fā)生的同時(shí)所對(duì)應(yīng)的磁工具面角MHS也是隨機(jī)的，這樣只要經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間，即可以得到若干組不同的黏滑數(shù)據(jù)序列，以m（m為正整數(shù)）表示黏滑數(shù)據(jù)序列的序號(hào)，則第m段黏滑數(shù)據(jù)序列為

這樣就可以得到若干組序列，再通過對(duì)MHS進(jìn)行排序，可以得到隨MHS由小到大變化的AXGM， AYGM，F(xiàn)X，F(xiàn)Y序列，對(duì)AXGM，AYGM，F(xiàn)X，F(xiàn)Y進(jìn)行滑動(dòng)平均后，再運(yùn)用最小二乘法分別對(duì)序列進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，即可得到AXGM，AYGM，F(xiàn)X，F(xiàn)Y隨MHS變化的曲線。將擬合后的曲線數(shù)據(jù)代入到原來的捷聯(lián)式算法中，即可計(jì)算出井斜角及井斜工具面角［17-18］。

3.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3.2.1 發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)密封結(jié)構(gòu)

捷聯(lián)式穩(wěn)定平臺(tái)發(fā)電機(jī)通過渦輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，其中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)就是發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的密封。原結(jié)構(gòu)采用旋轉(zhuǎn)密封座內(nèi)安裝的旋轉(zhuǎn)密封實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，液壓平衡系統(tǒng)液壓油量有限，使用過程中不能補(bǔ)給，且旋轉(zhuǎn)密封本身具有一定的壽命，隨著工作時(shí)間的增加，磨損量也隨之增加，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)密封泄漏速度隨工作時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，最終無法達(dá)到理想設(shè)計(jì)壽命。

發(fā)電機(jī)系統(tǒng)依靠Kalsi密封實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)軸在旋轉(zhuǎn)過程中的動(dòng)態(tài)密封，將內(nèi)部液壓油與外部鉆井液隔離，保護(hù)軸承及內(nèi)部繞組。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸以2 000 r/min甚至更高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在密封與驅(qū)動(dòng)軸的接觸面會(huì)因摩擦產(chǎn)生較大的熱量，同時(shí)密封圈的磨損也會(huì)加劇，因此，此處的改進(jìn)將大幅度地延長(zhǎng)發(fā)電機(jī)的壽命。

針對(duì)以上問題進(jìn)行了如下改進(jìn)：

1）改進(jìn)了軸的加工。由于軸采用硬質(zhì)合金噴涂軸密封面后磨削加工，硬度較高，但表面光潔度較差，無法達(dá)到旋轉(zhuǎn)密封所要求的0.05 μm。經(jīng)過對(duì)該軸進(jìn)行精密加工，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，提高了表面硬度及表面光潔度。

2）改進(jìn)了Kalsi密封。根據(jù)密封圈的使用情況，專門設(shè)計(jì)了針對(duì)實(shí)際使用工況的旋轉(zhuǎn)密封，以滿足高速、高溫的使用特點(diǎn)。

3）改善潤(rùn)滑環(huán)境。一是提高液壓油的高溫黏度，當(dāng)前液壓油在室溫下黏度可以滿足旋轉(zhuǎn)密封的潤(rùn)滑要求，但系統(tǒng)的實(shí)際工作環(huán)境溫度多數(shù)在50℃以上，因此采用在高溫下仍具有較高黏度的液壓油，可以改善潤(rùn)滑環(huán)境；二是調(diào)整液壓平衡裝置，降低平衡系統(tǒng)最大壓差至0.5 MPa，減少密封圈兩端壓差，降低變形，同時(shí)儲(chǔ)油量保持不變。

3.2.2 防斜糾斜執(zhí)行機(jī)構(gòu)

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過程中下盤閥受鉆井液沖蝕比較嚴(yán)重的情況，將下盤閥之前的鋼-硬質(zhì)合金焊接結(jié)構(gòu)改為整體硬質(zhì)合金結(jié)構(gòu)，以提高下盤閥的使用壽命?；钊Y(jié)構(gòu)由之前的合金鋼本體+橡膠密封結(jié)構(gòu)改為整體硬質(zhì)合金+金屬密封，避免了活塞在長(zhǎng)期高頻率往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的過度磨損及密封失效問題，提高了活塞的壽命。

改進(jìn)之前上盤閥、下盤閥摩擦副材料均為硬質(zhì)合金YG8，下井試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)上、下盤閥均有磨損。一旦下盤閥磨損過多，現(xiàn)場(chǎng)更換困難，而上盤閥在現(xiàn)場(chǎng)更換比較容易，因此將下盤閥材料改為硬質(zhì)合金YG20，避免下盤閥過度磨損。

除以上改進(jìn)外，還對(duì)發(fā)電機(jī)渦輪組件可靠性、系統(tǒng)減震技術(shù)以及配套的鉆井工藝技術(shù)等進(jìn)行了研究。改進(jìn)渦輪結(jié)構(gòu)，減少了對(duì)渦輪組件的沖蝕和軸向沖擊，增加了渦輪組件的可靠性和使用壽命。通過改變減震部件結(jié)構(gòu)和材料，設(shè)定多級(jí)減震模式，設(shè)計(jì)上下接頭減震扶正器等結(jié)構(gòu)，增加了系統(tǒng)的抗震性能。完善自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)底部鉆具組合的力學(xué)性能研究，為工具的進(jìn)一步現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)做了充足的準(zhǔn)備。

4 改進(jìn)后的應(yīng)用

改進(jìn)后的捷聯(lián)式自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)于2012年1月在中國(guó)石化勘探南方分公司安順1井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，目的是進(jìn)一步評(píng)估該系統(tǒng)井下渦輪發(fā)電機(jī)的使用壽命，驗(yàn)證系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性以及各項(xiàng)改進(jìn)措施的正確性。系統(tǒng)共入井2次，各項(xiàng)指標(biāo)良好，取得了預(yù)期效果。

1）第1次入井：純鉆時(shí)間81 h，井段2 436.00～2 518.37 m，進(jìn)尺82.37 m，平均機(jī)械鉆速1.02 m/h，井斜變化由測(cè)深2 436 m井斜6.25°降到2 492.58 m的2.62°，降斜率約6（°）/100 m。

2）第2次入井：純鉆時(shí)間91 h，井段2 518.37～2 610.79 m，進(jìn)尺92.42 m，平均機(jī)械鉆速1.03 m/h，井斜變化由測(cè)深2 508.55 m的2.50°降到2 595.59 m的0.24°，降斜率約4（°）/100 m。

5 結(jié)論

1）經(jīng)過4井次的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，國(guó)產(chǎn)捷聯(lián)式自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性進(jìn)一步提高，初步形成了配套的捷聯(lián)式垂直鉆井工藝技術(shù)，井斜控制精度達(dá)0.5°，工具壽命超過80 h，為下一步的工具改進(jìn)和現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。

2）繼續(xù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，不斷改進(jìn)和優(yōu)化系統(tǒng)，增加系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和可重復(fù)利用性，形成產(chǎn)業(yè)化工程。開展自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)系列化的研制工作，以適應(yīng)各種尺寸的井下鉆具組合。

3）開展自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)配裝鉆井液壓力波的數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)的研制工作，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和井眼軌跡的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

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（編輯 趙衛(wèi)紅）

Improvement and optimization on home-made automatic vertical drilling system

Zhang Kuilin1，2,Xia Boru1
(1.School of Engineering and Technology,China University of Geosciences,Beijing 100083,China;2.Research Institute of Petroleum Engineering,SINOPEC,Beijing 100101,China)

Borehole deviation problem under the complex conditions of high-steep structure and lithological change has been a major technical problem that troubles drilling engineers.In the southern exploration areas of Sinopec,such as Heba and Puguang structure,lithology changes frequently,and stratigraphic dip is large,with a strong natural deviation force.So well deviation controlling is extremely difficult,which leads to a very low drilling speed.Foreign automatic vertical drilling systems have been used for many times in the area,with a good effect.Drilling speed has been greatly improved when well deviation is controlled,which resolves the contradiction between drilling speed improvement and well deviation controlling.However,due to the expensive service fee of foreign automatic vertical drilling systems,the cost of drilling stayed high.In order to reduce the drilling cost,Sinopec has independently developed the strap-down automatic vertical drilling system.Before that,the system was tested in northeastern Sichuan Area and some problems were revealed.Then the system is improved and is optimized further in view of the problems presented in field test.After that,field test of two well times is conducted and a good effect is gotten,laying a solid foundation for the mature application of tool.

high-steep structure;strap-down automatic vertical drilling system;improvement;optimization

TE921+.2

A

10.6056/dkyqt201204030

2012-02-01；改回日期：2012-05-17。

張奎林，男，1976年生，高級(jí)工程師，1998年畢業(yè)于長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院勘察工程專業(yè)，主要從事鉆井工藝方面的研究和管理工作。電話：（010）59968810，E-mail：zhangkl@sinopec.com。

張奎林，夏柏如.國(guó)產(chǎn)自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)的改進(jìn)與優(yōu)化［J］.斷塊油氣田，2012，19（4）：529-532.

Zhang Kuilin，Xia Boru.Improvement and optimization on home-made automatic vertical drilling system［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（4）：529-532.