旋转导向系统

旋转导向系统（RSS）是一种在钻柱旋转钻进时，能够实时完成导向功能的导向式钻井系统。自20世纪90年代起，RSS已成为定向钻井技术的重要发展。该系统具有摩阻与扭阻小、钻速高、成本低、建井周期短、井眼轨迹平滑、易调控并可延长水平段长度等特点。2015年5月4日，中国自主研发的旋转导向系统和随钻测井系统在中国渤海完成了钻井作业，显示了中国在此领域的技术实力。

发展历程

2008年，在“国家863计划”的支持下，中国海油旗下的中海油田服务股份有限公司开始了旋转导向钻井和随钻测井两套系统的自主研发工作。经过多年的努力，该公司最终突破了技术壁垒，建立了具有自主知识产权的技术体系。2014年11月18日，中海油服自主研发的旋转导向钻井和随钻测井系统首次联合完成海上作业。2015年5月4日，中国自主研发的旋转导向系统和随钻测井系统在渤海完成了钻井作业，一次钻探就完成了813米的定向井段，成功击中三个靶点，表明了两套系统已具备海上作业的能力。

技术特点

旋转导向系统相对于传统的滑动导向钻井系统，具有钻速快、井眼质量高、降低压差卡钻风险、可清洁井眼等显著优势。在RSS出现之前，通常使用的是由泥浆马达驱动的滑动导向钻井系统，该系统在钻井过程中钻柱不旋转，而是沿着井壁轴向滑动，通过滑动导向工具改变井眼的井斜角和方位角，以控制井眼轨迹。

分类

旋转导向系统按照导向方式进行分类，包括推靠钻头式（Push the Bit）和指向钻头式（Point the Bit）。其中，AutoTrak X-treme系统以其400rpm的转速和特殊的模块化结构而著称；Revolution RSS则是一种“指向”式的旋转导向系统，通过地面导航设施接收泥浆脉冲传输的LWD信号来确定偏移方向和角度；Pathfinder RSS实现了在冲蚀井眼中的定向钻进，其导向垫块最多可以伸长1英寸；PowerDrive系统则是通过高速旋转的同时导向来进行钻进，其核心理念是保持所有接触井壁的部分都处于旋转状态。

重要价值

旋转导向系统在全球超过40%的定向井中得到广泛应用，其能够在实时控制井下钻进方向的基础上，实现类似“3D版贪吃蛇”的钻具运行轨迹调整。这一技术对于降低开发成本、最大化开发油气田资源具有重要意义。据全球范围的作业量统计，2014年这两项技术至少为相关公司带来了约200亿美元的收入。

参考资料

“智能柔性旋转导向系统”研究获进展.中国科学院.2024-10-21

协同钻头推靠与指向作用控制井眼轨的旋转导向系统.中国石油大学学报.2024-10-21

国内外七大公司旋转导向技术盘点.沃达石油.2024-10-21