黄文君 王 舸 高德利

中国石油大学（北京）石油工程教育部重点实验室

0 引言

旋转导向系统是指在钻柱旋转过程中同时实现导向钻进功能的一种钻井系统，可显著地降低摩阻、提高钻速、改善井眼条件并大幅度提高井眼延伸长度[1-11]，代表着现代导向钻井技术的发展方向。

旋转导向工具造斜率的准确预测是导向工具优化设计与井眼轨迹精确控制的前提。相关学者针对造斜率的预测问题开展了大量研究，主要经历了从几何法、力学法到轨迹法的过程。几何法主要是指“三点定圆法”[12-14]，力学法包括“极限曲率法”[15-16]“平衡侧向力法”[17]等，轨迹法包括基于井斜趋势角的计算方法[18-21]等。几何法忽略了钻具的刚度以及钻井参数的影响，力学法忽略了钻头切削性能和地层各向异性的影响，轨迹法充分综合考虑了各种因素，但轨迹结果与造斜率之间缺少明确的定量关系，不利于造斜率的准确评估。

笔者在前人研究基础上，提出了推靠式旋转导向钻进“极限造斜率”和“折算造斜率”的计算方法，从“杠杆效应”“钟摆效应”和“推靠效应”角度揭示了造斜率的影响机理，分析了钻具结构、钻进参数、钻头与地层各向异性等参数对推靠式旋转导向工具造斜率的影响规律，以期为推靠式旋转导向工具造斜率预测及钻具结构优化提供理论基础。

1 轨迹预测模型

1.1 旋转导向钻具受力模型

推靠式旋转导向钻具可看成一系列纵横弯曲梁的组合，其变形的控制方程如下：