连续管钻井定向器技术现状与前景

　　近年来，随着连续管钻井装备、井下工具和钻井用连续管的不断**与持续改进，以及连续管钻井技术与欠平衡钻井、控压钻井、旋转导向钻井等技术的结合，使得连续管钻井(CTD)技术得到了较大提高，在老井重入、钻小井眼井、定向井和侧钻水平井等方面CTD的优势更加明显，拓展了CTD技术的应用范围。当用CT钻定向井或水平井时，由于CT钻柱的不可旋转性，**釆取井下定向的方法来调整工具面;即使在直井中，如果所钻井眼轨迹有较大的井斜角，需下入具有纠斜功能的钻具组合，此时仍需定向器来调整。定向器须具有足够转动BHA的高扭矩，并能够连续调节、定向及时*。

　　目前，国外多采用电驱动和电液驱动等方式的高端定向器。连续管定向器作为CTD的核心工具，由于其结构复杂，研制难度比较大，目前其技术基本被国外少数公司所垄断，国内还处于产品空白阶段。因此，为了实施CTD技术，有必要研发连续管钻井定向器。

　　从20世纪90年代开始，国外多家石油公司都致力于连续管钻井定向器的研究，目前国外连续管钻井定向装置技术已经比较成熟。其中具有代表性并已经进入商业化应用的有Schlumberger、Weatherford、Baker Hughes(BJ)和Sperry-Sun等公司的定向器。

　　液压定向器是连续管钻井应用较早的定向工具，至今仍广泛应用于连续管钻井领域。

　　结构与工作原理。Sperry-Sun定向器由一系列活塞、凸轮、棘轮、弹簧和轴组成，靠内、外压差转动棘轮工具，从而调整钻头的工具面。该定向器组合方便，可以与连续管直接连接，同时方便投球等其他控制操作。其工作原理是：泵每循环1次，液压定向器引导BHA顺时针旋转20度(主要参数见表1)。当泵开启时(见图1)，流体从定向器一直流到钻头(流经定向器、MWD、平衡接头、马达和钻头)，产生压差;输出扭矩正比于压差，用于转动BHA。当泵关闭时(见图2)，压差不再产生，定向器重置。棘轮闭锁装置锁住当前定向方位，直到下次开泵。若要达到要求的方位，此过程可以重复进行多次。

　　(1) 结构与工作原理。该定向器的动力装置类似于螺杆 ( 见图3 ) ，由转子、定子、传动轴、减速机构、离合器和输出轴组成，离合器锁住当前定向位置，利用转子和定子把流体的动能转换成机械能。其工作原理是：在液流的作用下，转子的旋转动能通过传动装置、减速器及离合器传递到输出轴，输出轴带动MWD及弯外壳转动，从而调整工具面;当工具面达到要求的角度时，减小钻井液排量 ( 低于门限流量) ，离合器锁住当前工具面位置。

　　(2) 技术特点：①由钻井液提供定向动力，不需要在连续管中放置电缆;②能够连续单向旋转定向，而不需要停泵;③ 纯机械工具，**性高;④定向完成时，能够通过离合器锁住当前工具面角;⑤受钻井液类型限制，不能应用于两相钻井液及欠平衡钻井。武汉钻井