在水平井的鉆機過程中，隨著位移和井深的不斷增加，將會導(dǎo)致摩阻、扭矩過大，方位漂移嚴(yán)重，甚至使鉆頭失去控制，井眼凈化不徹底等問題的產(chǎn)生。從理論和實踐中已經(jīng)證明，滑動導(dǎo)向系統(tǒng)在一定井深極限范圍內(nèi)可以很好地控制井眼軌跡，但是超過這一井深極限后，就必須采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)的突出優(yōu)點是能克服滑動導(dǎo)向系統(tǒng)所遇到的摩阻過大和井眼不清潔等問題，從而可使鉆井導(dǎo)向能力得到大幅度提高。但要實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向，還必須具有一系列的相關(guān)實時遙控設(shè)備來進行輔助。

 

  井下旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具是旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的核心，它是實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向的根本，井下實時控制系統(tǒng)或地面監(jiān)控系統(tǒng)能按照預(yù)置或要求的三維井眼軌跡，根據(jù)測量信息，對井下工具進行實時控制或遙控，測量與傳輸系統(tǒng)應(yīng)能測出近鉆頭處井眼的空間姿態(tài)信息，并能及時傳送給井下微電腦以及地面計算機，測量的信號經(jīng)過處理成為新的控制指令，井下實時控制系統(tǒng)或地面監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出控制指令，使井下旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具按照控制指令進行動作，從而實現(xiàn)井眼軌跡的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向控制。

 

  導(dǎo)向工具的運作依靠兩個系統(tǒng)控制。一是井下閉環(huán)控制回路控制。通過地下鉆頭測量系統(tǒng)測量的數(shù)據(jù)，經(jīng)過電腦分析處理后，對控制機構(gòu)進行控制，控制機構(gòu)在電腦的指令下在控制鉆頭。二是由地面監(jiān)測系統(tǒng)控制。鉆頭空間姿態(tài)測量系統(tǒng)將測量結(jié)果傳給MWD，在由MWD將數(shù)據(jù)傳送到地面監(jiān)測系統(tǒng)，地面監(jiān)測系統(tǒng)對反饋回來的數(shù)據(jù)進行一定的處理，作出相應(yīng)的回應(yīng)，然后傳給控制機構(gòu)，控制機構(gòu)在接收到指令后進行相應(yīng)的調(diào)整。

 

  實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)的關(guān)鍵是如何在鉆柱旋轉(zhuǎn)過程中進行側(cè)向力大小和方向的有效控制，并且具有很好的可靠性。因而旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)的核心就是研究旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的結(jié)構(gòu)及其工作原理?，F(xiàn)在提出了一種一可調(diào)節(jié)式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，其結(jié)構(gòu)主要由三個伸縮翼片以及控制三個翼片伸縮的控制閥組成，伸縮翼片的伸縮由鉆井液提供動力并由控制閥分配，當(dāng)導(dǎo)向機構(gòu)處于工作狀態(tài)時，控制軸中的流體進入開關(guān)打開，鉆井液由篩孔通向上盤高壓孔眼，下盤隨鉆頭一起同步旋轉(zhuǎn)。當(dāng)其中的一個孔眼與上盤高壓孔眼位于同一軸線上時，兩孔相接，與之相連的伸縮機構(gòu)被高壓鉆井液推動，活塞外推，翼片與井壁接觸，并給井壁施加一作用力。該作用力的方向則由上盤高壓孔眼的位置確定，當(dāng)上盤高壓孔眼在控制機構(gòu)作用下處于井眼高邊方向時，該作用力方向就沿井眼高邊方向，井壁對它的反作用力就指向井眼低邊。此時，導(dǎo)向機構(gòu)就處于全力降斜狀態(tài)。當(dāng)上盤高壓孔眼在控制機構(gòu)作用下處于井眼低邊方向時，該作用力方向就指向井眼低邊方向，井壁的反作用力就指向井眼高邊。此時，導(dǎo)向機構(gòu)就處于全力增斜狀態(tài)。當(dāng)上盤高壓孔眼在控制機構(gòu)作用下處于90°相位時，導(dǎo)向機構(gòu)就處于90°，降方位狀態(tài)。當(dāng)上盤高壓孔眼在控制機構(gòu)作用下處于270°相位時，則導(dǎo)向機構(gòu)就處于90°增方位狀態(tài)。