그림 6. 1 가이드 도구 분류 (조정 가능한 곡선 커넥터)
외국 연구 현황
외국에서 조절할 수 있는 구부러진 관절에 대한 연구가 일찍 시작되었다. 1990 년대 초, Slenbesheanadrill 시추 회사의 기술자는' 지상 폐쇄 루프 자동 제어 시추 시스템' 방안을 제시하여 조정 가능한 방향성 시추 기술 발전의 새로운 장을 열었다. 현재, 조정 가능한 엘보우 조인트에 대한 외국의 연구는 이미 지능 제어 시대에 접어들었다. 가장 대표적인 도구는 Slenbesheanadrill 의 Auto Trak 비회전 외부 폐쇄 루프 자동 유도 드릴링 시스템, 동력 구동 완전 회전 유도 드릴링 시스템 및 Sperrison 제품 서비스 회사의 Geo-Pilot 회전 유도 자동 드릴링 시스템입니다.
(1)AutoTrak 회전 폐쇄 루프 시스템
AutoTrak 회전 폐쇄 루프 시스템 다운 홀 오프셋 가이드 도구는 회전되지 않은 슬리브와 회전 중심축으로 구성되며, 상하 베어링 연결을 통해 상대적으로 회전할 수 있는 구조를 형성합니다. 회전 중심축은 드릴 스트링과 드릴을 연결하여 드릴 압력과 토크를 전달하고 드릴링 유체를 전달하는 역할을 합니다. 회전되지 않는 코트에는 지하 CPU, 컨트롤 부분 및 지지대가 설치되어 있습니다. 그림 6.2 는 우물 아래 간격띄우기 가이드 도구의 목표와 원리를 개략적으로 나타낸 것입니다. 축 방향으로 균일하게 분포된 세 개의 지지 리브가 서로 다른 유체 압력으로 샤프트 벽에 지지되는 경우 슬리브는 회전하지 않고 모서리를 드릴하지 않으며, 샤프트 벽의 반작용력은 다운 홀 오프셋 가이드 도구에 대한 바이어스 힘을 생성합니다. 따라서 세 개의 지지 리브의 유압을 제어하여 부분 압력의 크기와 방향을 제어하고 안내 드릴을 제어할 수 있습니다.
그림 6.2 자동 추적 안내 도구
(2) 동적 구동 회전 가이드 드릴링 시스템
Auto Trak RClS 시스템과 달리, Auto Trak RClS 시스템은 독립형 유압 시스템에 의존하여 리브를 지탱하는 비용에 동력원을 제공하는 반면, SRD 시스템을 구동하는 지지대 리브 지출의 동력원은 시추 중 드릴 기둥 안팎의 자연 시추 유압 차이다. 그림 6.3 에서 볼 수 있듯이 컨트롤 샤프트는 컨트롤 부분의 안정한 플랫폼에서 아래쪽 리브 분기 제어 메커니즘까지 확장되며, 상단 밸브는 하단에 고정되고 상단 밸브의 회전 각도는 컨트롤 부분의 안정한 계단참에 의해 제어됩니다. 하판 밸브는 우물 아래 오프셋 도구 내에 고정되어 있고, 드릴 기둥은 시추와 함께 회전하며, 그 위의 유압 구멍은 각각 옆구리로 지지되는 유압강과 통한다. 우물 밑에서 작업할 때 위쪽 밸브의 상대적 안정성은 제어 부분의 안정적 플랫폼에 의해 제어됩니다. 드릴 스트링과 함께 회전하는 하단 디스크 밸브의 유압 구멍은 상부 디스크 밸브의 고압 구멍과 순차적으로 연결되어 드릴 스트링 내의 고압 드릴링 유체가 일시적으로 연결된 유압 채널을 통해 관련 리브를 통해 유압 캐비티를 지탱하고 드릴 스트링 내부 및 외부의 유압 압력 차이에 따라 리브가 배출됩니다. 이렇게 하면 드릴 스트링이 회전함에 따라 각 지지 리브가 설계 위치에서 전개되어 드릴 비트에 횡력을 제공하고 가이드 역할을 합니다.
그림 6.3 PowerDriver 안내 도구
(3) 지질 유도 회전 유도 자동 드릴링 시스템
Geo-Pilot 회전 가이드 드릴링 시스템도 가이드 도구이지만, AutoTrak 시스템 및 동력 구동 시스템과 달리 Geo-Pilot 회전 가이드 드릴링 시스템은 오프셋 드릴 가이드에 의존하지 않고 회전 슬리브와 회전 스핀들 사이의 오프셋 메커니즘 세트를 사용하여 스핀들을 오프셋하여 드릴 비트에 샤프트 축과 일치하지 않는 기울기를 제공하여 가이드 효과를 생성합니다. 오프셋 매커니즘은 여러 개의 제어 가능한 편심 고리의 조합으로 구성된 편심 매커니즘입니다. 지하 자동 제어가 조립품을 완료하면 그림 6.4 와 같이 회전 주 축이 항상 고정된 방향으로 기울어지도록 매커니즘이 회전 슬리브에 상대적으로 고정됩니다.
그림 6.4 Geo-Pilot 안내 도구
이전 분류 방법에 따르면 AutoTrak 시스템의 가이드 도구는 정적 오프셋 드릴 작동 모드에 속하고, PowerDriver 시스템의 가이드 도구는 동적 오프셋 드릴 작동 모드에 속하며, Geo-Pilot 시스템의 가이드 도구는 정적 오프셋 포인팅 드릴 작동 모드에 속합니다. 추력 회전 가이드 시스템은 측면력이 크고 기울기가 높은 특징을 가지고 있지만, 회전 가이드가 파고드는 시추공 개 다리, 궤적 변동, 불균일, 드릴 및 드릴 베어링 마모가 심하다. 방향 회전 가이드 시스템은 매끄러운 우물 구멍을 뚫을 수 있고, 마찰과 토크가 낮으며, 큰 웹, 높은 기계 드릴 속도를 사용할 수 있어 드릴의 성능을 최대한 발휘할 수 있다는 특징이 있습니다. 드릴과 베어링은 측면 하중이 작고 한계 변위는 증가하지만 기울기는 낮습니다.
이 세 가지 가이드 구조는 모두 상업시장에서 사용되는 성숙한 기술로, 그 중 Geo-Pilot 회전 가이드 자동 시추 시스템이 중국 발해만에서 광범위하게 사용되고 있다. 이 시스템은 2005 년과 2006 년에만 20 개 이상의 방향성 우물 (수평 지정) 건설을 완료했으며, 경사진 시추, 경사진 시추, 안정된 경사진 시추 등 우수한 성능을 보여 주었습니다.
이 세 가지 가이드 도구의 공통된 특징은 전자 구조가 복잡하며 최대 작동 온도는 대부분 250 이하라는 것입니다. 초깊은 우물 응용에서는 시스템 고온 등 복잡한 작업 조건의 적용성 문제를 해결해야 한다. 또한 우물 드릴 비트와 진흙 펌프의 성능도 초우물 우물에서의 시스템 적용에 큰 영향을 미칩니다.
6.2.2 국내 연구 현황
국내에서 조정식 지향 도구에 대한 연구가 늦게 시작되어 외국과의 격차가 크다. 1990 년대 말, 우리나라는 이경안정기, 유류장 유도기, 제어식 편심기 등 획기적인 의미를 지닌 우물 아래 지향 도구를 개발하여 우물 아래 폐쇄 루프 지향 스마트 시추 시스템의 실현을 위한 충분한 객관적 조건을 제공하였다. 현재, Xi 유씨 대학, 승리 유전, 중국 지질대학 등 국내 연구기관들은 모두 이 방면의 연구에 종사하고 있으며, 일부 연구 성과는 이미 현장 사용 단계에 들어갔다. 몇 가지 연구 성과를 간단히 소개하겠습니다.
(1) 지상 리모컨 조정 가능한 굽힘 커넥터
이 성과는 중국 석유가스공사' 95' 중점 프로젝트에 속하며, 그 구조는 그림 6.5 에 나와 있다.
그림 6.5 조정 가능한 엘보우 피팅 구조 다이어그램
이 구조의 작동 원리는 드릴링 유체 변위가 변경되면 드릴 칼라 내부 및 외부 드릴링 유체의 압력 차가 변경되어 상부 스플라인 샤프트 끝면에 작용하는 힘이 변경되고 스프링에 의해 발생하는 힘의 참여로 상부 스플라인 축이 위아래로 움직일 수 있다는 것입니다. 위쪽 스플라인, 위쪽 스플라인 및 아래쪽 스플라인 샤프트의 끝에 경사가 있기 때문에 위쪽 스플라인 축이 아래쪽 및 위로 이동할 때 위쪽 및 아래쪽 스플라인 튜브가 상대적으로 회전합니다. 상위 및 하위 스플라인 배럴의 회전 중심선은 외부 표면과 각도를 형성하므로 상위 및 하위 스플라인 배럴이 서로 회전할 때 외부 표면에 각도 변경, 즉 필요한 각도가 발생합니다. 이 발명의 목적은 바닥에서 드릴링 유체 변위의 변화를 사용하여 바닥 엘보우 접합 각도의 변화를 제어하는 것입니다. 이와 관련된' 우물 궤적 리모컨 기술' 은 이미 국가 발명 특허를 받았지만 아직 상업적 응용에 투입되지 않았다.
(2) 회전 가이드 드릴링에 기반한 제어 가능한 굽힘 조인트 시스템.
Xi 안우씨 대학 기계공학대학 중원 유전 제 3 채유 공장은 중국 석유가스그룹 시추공사 중점 연구실의 지원을 받아 제어가능한 구부린 커넥터 전향기구의 기본 원리를 탐구적으로 연구하고 원리 원형을 개발했으며 그림 6.6 에 나와 있는 바와 같이 초보적인 성과를 거두었다.
그림 6.6 제어 가능한 굽힘 관절 가이드 구조 다이어그램
(3) 동력 추진 회전 안내 도구
이 도구는 승리 유전이 국가' 863' 계획' 회전 유도 시추 시스템 핵심 기술 연구' 를 담당한 뒤 Xi 안우씨 대학과 공동으로 개발한 것이다. 그 원리는 그림 6.7 과 같이 스렌베셰의 PowerDrive 와 거의 같다. 이 도구는 이미 Xi 안우씨 대학의 회전 유도 시추 도구에서 20 여 차례 지상 실험을 진행했다. 2006 년 8 월 캠프 122 경사 샤프트 225 우물에서 전체 회전 유도 시추 시스템에 대한 공동 현장 실험을 실시하여 성공을 거두었다. 현재는 기본적으로 성숙하지만 아직 상업시장에 진입하지 않았다.
그림 6.7 파워 추진 회전 가이드 도구
(4) 국내 기타 연구 결과.
1) 제어 가능한 편심 회전 가이드 도구. 이 도구는 중해유 연구센터, Xi 유씨 대학, 중해유복들이 공동으로 개발했다. 가이드 원리는 베이커 휴스와 거의 동일하며, 유압 동력은 시추 유체에서 나온다. 2005 년 6 월, 165438+ 10 월, 각각 장경 유전 Xi 28-022 우물, 닝 37-32 우물, ld5-2-a/kloc 에서
2) 회전 가이드 도구를 동적으로 가리킵니다. 해양석유공학유한공사와 서남석유대학이 해리버튼 Geo-Pilot 의 방향성 구조와 스렌베셰 회사 Power Drive 의 하판 밸브 구조를 결합해 동적 방향 회전 유도 시추 도구의 설계 사상을 제시했고, 현재는 이론적 단계에 있다.
3) 회전 가이드 도구를 가리킵니다. 중국 지질대학은 방향 회전 유도 시추 도구의 역학 분석과 작업 성능을 연구하여 그림 6.8 과 같이 Geo-Pilot 과 비슷한 원리를 가진 오프셋 안내 기구의 실험 원형을 제작했습니다.
그림 6.8 회전 가이드 도구
조정 가능한 엘보우 조인트에 대한 국내 연구에 따르면 각 연구기관의 연구 성과는 기본적으로 실내연구와 시험용 단계에 있으며, 성숙한 제품이 시추공사에 쓰이는 데는 아직 거리가 멀다는 것을 알 수 있다. 미래의 초심층 공사는 말할 것도 없다.