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在當(dāng)前石油天然氣工業(yè)持續(xù)低迷的形勢下，所有 RSS 工具（旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)）的主要研發(fā)目標(biāo)是在實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量井眼的同時(shí)降低作業(yè)成本。有一些服務(wù)公司試圖通過開發(fā)出能夠在惡劣環(huán)境中鉆出更多進(jìn)尺且更為耐用的 RSS 工具；還有一些公司則試圖通過減少RSS 工具自身某些非關(guān)鍵性的功能而實(shí)現(xiàn)降低成本。
 
國際上各大油服公司也在尋求改善實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析來實(shí)現(xiàn)最快的機(jī)械鉆速 （ROP）而不會(huì)引起損壞性的振動(dòng)。鉆井承包商也正在努力開發(fā)能夠與其鉆機(jī)設(shè)備、軟件和控制儀器相互集成的新型 RSS 技術(shù)。隨著井眼側(cè)向段的長度越來越長，要求 RSS 技術(shù)不僅能夠鉆的更快，同時(shí)必須鉆的更長。因此，目前 RSS 工具的研發(fā)目標(biāo)是：耐用、可靠、能夠鉆的更長、同時(shí)還要能夠鉆出質(zhì)量更好的 井 眼。 為 了 實(shí) 現(xiàn) 這 一 目 標(biāo)， 各RSS 工具供應(yīng)商紛紛推出不同的新技術(shù)產(chǎn)品。
 
Nabors 新型 RSS 工具
 
美國 Nabors 鉆井公司開發(fā)的新型 RSS 工具不但能夠與其公司自己的 Directional Ready 鉆機(jī)相集成，同時(shí)還能夠與第三方鉆機(jī)相互集成使用。這樣，在鉆井過程中就可以實(shí)現(xiàn)更高分辨率的井下測量，從而在大位移側(cè)向井眼中精確的鉆達(dá)井下目標(biāo)。Nabors 鉆井公司新型RSS 工具的典型特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的方位控制，因?yàn)樵谠摴ぞ呱霞砂惭b了多個(gè)近鉆頭傾角及定向傳感器， 可以實(shí)現(xiàn)井下閉環(huán)控制模式。近鉆頭傳感器能夠提供直接的檢測信號(hào)反饋以保證對連續(xù)方位裝置進(jìn)行正確的定位，使其保持正確的前進(jìn)方向。由于這種裝置在井下的測量十分靠近鉆頭，所以可保證所鉆出的井眼十分平滑。同時(shí)，該 RSS工具能夠自動(dòng)調(diào)整其本身的動(dòng)作，可以在較高機(jī)械鉆速情況下保證精確的導(dǎo)向效果。
 
NOV 公司新型 RSS 工具
 
美國國民油井（NOV）公司的理念不同于 Nabors 鉆井公司。國民油井公司認(rèn)為，雖然在 RSS 工具上加裝各種傳感器能夠提供定向鉆井作業(yè)所需的各種數(shù)據(jù)，但同時(shí)也會(huì)增加整體綜合成本，在非常熟悉的陸上油田鉆井時(shí)，鉆井作業(yè)商在鉆側(cè)向井段時(shí)可能根本就不需要在RSS 系統(tǒng)上增加某些額外的功能。在認(rèn)識(shí)到這一增效降本的機(jī)會(huì)以后，NOV 公司立即開發(fā)出一種用于非常規(guī)井側(cè)向段的鉆井工具 VectorEDGE RSS。該工具上沒有近鉆頭傳感器，也沒有內(nèi)部自帶的 MWD儀器，使得 RSS 工具自身的成本下降了 50%。在 Vector EDGE RSS的設(shè)計(jì)過程中，NOV 公司極盡可能的減少一些對側(cè)向段鉆井來說不是十分關(guān)鍵的附加功能以便降低成本。
 
新型 RSS 工具中帶有一種閉環(huán)軌跡功能，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)其前進(jìn)速度以便能與定向軌跡保持一致。雖然VectorEDGE RSS 不 自 帶 MWD系統(tǒng)，但 NOV 公司將其設(shè)計(jì)得能夠與任何泥漿脈沖或電磁通信 MWD裝置相互兼容，且如果鉆井作業(yè)商希望通過提高 RPM 進(jìn)而提高機(jī)械鉆速的話，它還能與井下馬達(dá)相連應(yīng)用。NOV 公司于 2012 年起就啟動(dòng)了 VectorEDGE RSS 的 研 發(fā)， 于2014 和 2015 年間將這種 RSS 工具在其公司內(nèi)部的試驗(yàn)鉆機(jī)上進(jìn)行了一系列的測試，并于 2016 年間進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)。
 
哈里伯頓研發(fā)的 RSS 系統(tǒng)
 
另一個(gè)降本增效的思路是通過提高 RSS 系統(tǒng)的抗振能力來改善其工作性能，特別是在巴西鹽下地層以及山區(qū)地層的鉆井環(huán)境中。哈里伯頓公司于 2016 年底推出的新型GeoPilot Duro 系 列 RSS 工 具 就是針對提高其抗振能力而專門設(shè)計(jì)的。GeoPilot Duro 系 列 RSS 工具無論是在軸承方面還是在電子器件方面都進(jìn)行了強(qiáng)化設(shè)計(jì)，以提高其抗振能力，從而相應(yīng)的提高機(jī)械鉆速。同時(shí)，其穩(wěn)定器也進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，增加流域面積達(dá) 73%，減少了 RSS 工具周圍的巖屑堆積，使井眼清理更為容易。
 
然而，僅僅通過此類機(jī)械方面的改進(jìn)還不能實(shí)現(xiàn)更好的抗振效果。哈里伯頓公司在設(shè) 計(jì) GeoPilot Duro 系 列 RSS 工具時(shí)通過應(yīng)用其 ADT 優(yōu)化平臺(tái)對RSS 工具的實(shí)時(shí)監(jiān)控能力等相關(guān)方面也進(jìn)行了改進(jìn)，使該工具的工作轉(zhuǎn)速極限提高到 300RPM，在高振動(dòng)條件下能夠工作的范圍也提高了約 33%~100%， 使 其 新 型 RSS 工具不但鉆的更快，同時(shí)還可以大幅減少潛在的非生產(chǎn)時(shí)間。
 
斯倫貝謝研發(fā)的 RSS 系統(tǒng)
 
大幅提升機(jī)械鉆速、縮短鉆井過程中的非生產(chǎn)時(shí)間是斯倫貝謝公司在 RSS 開發(fā)過程中的主要考慮因素。該公司在 2017 年第一季度間推出了其最新型的 PowerDrivevorteX Max 系列 RSS 工具，其特點(diǎn)是功率大、扭矩高、轉(zhuǎn)速高，這些特點(diǎn)都是通過 IDEAS（集成動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和分析平臺(tái)）實(shí)現(xiàn)的。應(yīng)用該軟件平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)以時(shí)間為基礎(chǔ)的4 維模擬，從而捕獲全部的鉆柱和井眼幾何形狀方面的數(shù)據(jù)，并據(jù)此預(yù)測和優(yōu)化底部鉆具組合（BHA）的工作性能和壽命。另外，該軟件能夠精確計(jì)算出多種鉆頭和 RSS 工具在多種不同巖層中的性能，由此提高了鉆井作業(yè)商高效鉆至總深的信心。
 
斯倫貝謝公司開發(fā)的這種新型Power Drive vorte X Max 系 列RSS 工具還具備了自動(dòng)導(dǎo)向功能，在鉆井過程中，不用定向鉆井作業(yè)操作人員輸入任何指令就可以自動(dòng)保持所需的傾角和方位。 具體而言，常規(guī)的 RSS 工具需要定向鉆井作業(yè)操作人員跟蹤井斜傾角和方位，并在必要時(shí)向井下發(fā)送一個(gè)信號(hào)以改變鉆進(jìn)參數(shù)。而斯倫貝謝公司開發(fā)這種新型 RSS 工具卻能對井下所發(fā)生的情況進(jìn)行自動(dòng)響應(yīng)從而保持所需的鉆井方向。正是由于這種新型 RSS 工具能夠進(jìn)行自我調(diào)整，所以，使得定向鉆井作業(yè)操作人員的角色產(chǎn)生了相應(yīng)的變化，即從以前的執(zhí)行者變成了現(xiàn)在的監(jiān)控者，也就是說，不必親自操作，只要知道RSS 工具是按照預(yù)定軌跡在鉆進(jìn)就可以了，如此便自然實(shí)現(xiàn)了鉆井過程中更高的性能和更好的一致性。
 
在過去的 12 個(gè)月當(dāng)中，該公司的新型 PowerDrive vorteX Max 系列RSS 工具已被用于不同地區(qū)的 80 口井中，總的結(jié)果表明，鉆井作業(yè)商平均節(jié)省 17% 的鉆井時(shí)間，且在側(cè)向段使每英尺平均綜合鉆井成本下降了 30%?？?之， 在 新 型 RSS 工 具 的 開發(fā)和應(yīng)用中，世界各大公司都試圖達(dá)到更加可靠又更加經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。美國另一大鉆井工具供應(yīng)商，貝克休斯公司雖然近期沒有推出更新的RSS 工具，但不斷對其早期推出的AutoTrack Curve 系列 RSS 工具進(jìn)行改進(jìn)和完善，使其在預(yù)測前方造斜率和精確控制水平段的總垂深方面性能更佳。