捷联式自动垂直钻井系统的研制及现场试验.pdf

第 3 8卷 第 3期 2 0 1 0年 5月 石 油 钻 探 技 术 P ETR I EUM DRI l I I NG TE 、 HNI QUE S VOL 38 No ．3 M ay， 20】 0 ． ． “ 8 6 3 ” 计 划专栏 捷联式 自动垂直钻 井 系统 的研制及 现场试验 王锡洲 中国石油化工股份有 限公 司 科技开发部 ， 北京 1 0 0 7 2 8 摘 要 为 了有效解决钻 井工程 中高陡构造及大倾 角地层防斜 打快 的技 术难题 ， 自主研 发 了捷联 式 自动 垂直 钻 井系统。该 系统采用动态推 靠方式 实现 钻进过 程 中的主动 防斜 、 纠斜 ， 其 中捷联 式稳定 平 台是 该 系统的核 心。 该 系统主要 由基于旋转基座的测量短 节、 井下发电机 、 无刷 力矩 电机 、 旋转变压器和防斜 纠斜执 行机构等 组成。在 稳定平 台的控 制下 ， 力矩 电机驱动执 行机构 中的盘阀对过流的钻 井液进行控制 ， 利 用活塞驱动翼肋推 靠并壁 ， 产生 具有纠斜 作用的侧 向推 靠力， 以实现防斜、 纠斜功能 。宁深 1井的现场试验证明 ， 捷 联式 自动垂 直钻 井 系统 工作原 理正确， 结构可靠 ， 能够在主动 、 适时防斜 的同时， 有效释放钻压 ， 提 高钻速 。该 系统的研 制成功 为直井的 防斜打 快 提供 了一种新 的技术手段 ， 具有广阔的应 用前景 。 关 键 词 垂 直 钻 井 ； 井斜 控 制 ； 机 械 钻 速 ； 宁 深 1井 中图分类号 TE 9 2 1 ． 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 8 9 0 2 0 1 0 0 3 0 0 1 3 0 4 随着石 油勘探 开 发 形 势 的发 展 ， 探 寻 油气 领 域 的不断拓宽， 钻井工程所面临的地面和地下条件 日 趋 复杂 。在 我 国西 部 新 区及 川 东 北 地 区 ， 高 陡构 造 及 大倾 角地层 的 防斜 打快 仍然 是一个 尚未解决 的技 术 难题 l 】 ] 。而传 统 直 井 的井 斜 控 制 主要 是 采 用 钟 摆 钻具组合 ， 但 其降 斜能力 受钻 压影 响严重 ， 利用 该 钻 具组合 控制井 斜 只 能采 取 吊打 的方 式 ， 不 能 采 用 较 大 的钻压 ， 这 是一 种 以牺牲 钻 速 换 取 质量 的消 极 方 法 。只有 采用 井下 专用工 具 防斜 、 纠斜 ， 才 能有 效 解决 以上 问题 。 而 目前 国 内在现 场 应 用 的 防斜 、 纠 斜工具 主要 是 B a k e r Hu g h e s 公 司 的 Ve r t i T r a k垂 直 钻井系统 ， S c h l u mb e r g e r 斯 伦 贝谢 公 司 的 P o w e r V 自动垂直钻 井 系统等 国外 工 具 。为 了打破 国外 技术垄 断 ， 有 效降 低钻井 成本 ， 国内各石 油公 司及科 研 院所 相应 开展 了 自动 垂 直钻 井 技 术 的研 究 ， 中 国 石 化胜利 石 油管理 局钻井 工艺 研究 院 自主研发 出了 捷 联式 自动垂 直 钻井 系统 AV DS E 1 2 ] ， 并 且 在 宁深 1 井进 行 了现场试 验 ， 井 斜 角控制 在 2 。 以 内 ， 取得 了 明显的 防斜纠斜 效果 。 1 捷联式 自动垂直钻井系统 1 ． 1结构 及原理 捷 联式 自动垂 直钻 井 系统采用 动 态推靠 方式 实 现钻进过程 中的主动防斜、 纠斜 ， 其 中捷联式稳定平 台是 系统 的核心 。该 系统 主要 由基 于旋 转基 座 的测 量 短节 、 井下 发 电机 、 无 刷 力矩 电机 、 旋 转 变压 器 和 防斜 纠斜执 行机 构 等组 成 ， 如 图 1所示 。在 稳 定 平 台 的控 制 下 ， 力 矩 电 机 驱 动 执 行 机 构 中 的 盘 阀 对 过流 钻井 液 进 行 控 制 ， 利 用 活 塞 驱 动 翼 肋 推 靠 井 壁 ， 产 生 具 有 纠 斜 作 用 的 侧 向 推 靠 力 ， 以 实 现 防 斜 、 纠斜 功 能 。 捷联 式 自动垂 直 钻 井 系统 工作 过 程 中 ， 经过 滤 的钻 井液 推动 叶轮旋 转 ， 带 动 电源短 节工作 ， 为测 控 短节 和伺 服短 节提供所 需 的 电能 。测 控短节 是测量 控制单 元 ， 含有微 处理 器 ， 加速度计 等惯 性器 件 以及 相关的各种 电路 ， 可以实时检测、 接收各种传感器信 号并 进行 相应 的处 理 ， 发 出相 应 的控 制 指 令 。伺 服 短节 由旋 转变压 器和 电动 机组成 。位 于测控 短节 中 的磁通 门等传感 器 件 可探 测 动 态条 件 下 的 井斜 角 、 方位角 以及 装置 的状 态 参 数 ， 并 将 这些 信 息 传送 至 微处理器 ， 经过分析判断， 如果工作状态与设定值存 在偏差 ， 就发 出控 制指令 给伺 服短 节 ， 通 过连续 改变 收 稿 日期 2 0 l 0 - 0 l l 】 ； 改 回 日期 2 0 1 一 0 5 0 1 基金项 目 国家高技 术发展计 划 “ 8 6 3 ” 计划 “自动垂直钻 井系 统 研 制 ” 编 号 2 0 0 5 AA 6 0 2 2 6 0 的部 分 研 究 成 果 作者简介 王锡 渊 1 9 7 0 ． 男． 山东青 岛人 ． 1 9 9 { 年 毕业于 西 南石油学院钻井J - 程专业， 高级2 1Z 程师 ． 主要 从事钻 井工程技术管理 2 r - 作 联 系 方 式 0 1 0 9 9 6 8 8 l 0 ， wx z h s i n o p e c ． C O I I I ． c n 1 ．叶轮 ； 2 ．旋转密封 ； 3 ．高压堵头； 4 ．旋转变压器 ； 5 ．驱动轴 ； 6 ．盘阀； 7 ．活塞 ； 8 ．力矩电机 ； 9 ．测控短节 ； 1 0 ．平衡活塞 ； 1 1 ．液压轴 ； 1 2 ．发电机 图 1 捷 联 式 自动 垂 直 钻 井 系 统 组成 伺服短节驱动轴的空间方位 ， 对近钻头的偏置单元 令 ， 控制伺服电机使钻具组合稳定、 有效、 精确运行。 进 行控制 ， 使井 下钻 具 靠 近钻 头 处 受 到一 个 横 向集 中力 的作 用 ， 使 钻头产 生一定 的偏 置力 ， 从而使 井 眼 回到预定 的轨 道上来 。 同国外 同类 产 品相 比较 ， 它具 有 以下 三个 方 面 的不 同之处 1 稳 定平 台与钻 铤 固联 在一 起 ， 具 有相 同的运动 状态 ， 机械 结 构简 单 ， 易 实 现 ； 2 稳定 平 台 内部 结构 与外部钻 井 液过流通 道之 间采用 液压 油进 行平 衡密封 隔离 ， 增加 了工作 的可靠 性及使 用 寿命 ； 3 采 用全新 的捷 联算 法 及 高性 能 的传感 器 件 ， 计 算 更加 准确 ， 精度更 高 。 1 ． 2主要特 点 1 ． 2 ． 1 结构特 点 捷 联 式稳 定 平 台采 用轴 向压 紧悬 挂结 构 ， 通 过 压力 调整碟 簧 、 上扶 正环 和下扶 正环 ， 在上方 钻铤 旋 紧后 ， 碟簧将 稳定平 台压 紧 固定 于钻铤 内部 ， 并通 过 扶 正环 与平 台间 的摩 擦 力使 平 台 与钻 铤 同步 旋转 。 通过测 控短节 中的软件找 准上 盘阀钻 井液通 道与力 矩 电机 控制轴 的位 置 关 系来 定 位 ， 将 复杂 的连 接设 计简化 为一个 可盲 接 的联 轴 器 和 一个 销 子 ， 简 化 了 结 构 ， 提 高 了可靠 性 。设计 了专 门的轴 向和 径 向减 震 器 ， 安 装在测 控短 节本体 的不 同位置 ， 有效减 小 了 对本体上精密传感器和控制 电路的震动冲击 ， 满足 了系统 的减震要 求 。 1 ． 2 ． 2计算 方法 采 用捷 联 式 算 法 计算 确 定 稳 定 平 台 的空 间姿 态 。通过测 量钻 铤各个 方 向上 的加 速度 ， 磁场 强度 ， 旋 转角速 度 ， 综合 这些 参数 ， 构建捷 联式算 法数 学模 型 ， 经过补 偿后 ， 解 出钻 铤 的 动 、 静 态磁 性 工 具 面和 瞬态 角速度 。依 据这 些 状 态参 数 ， 采 用 专 家决 策 方 式 ， 以各种 特定 的控制方 法 ， 给伺服控 制机 构发 出指 1 ． 2 ． 3伺 服 控 制 技 术 伺 服 短节 采用 基 于旋 转 基 座 的伺 服控 制技 术 。 伺 服短节 具有 纠斜 和钻进 两种工作 模式 。纠斜 模式 下 ， 自动垂 直钻井 系统 的侧 向力 隔离钻铤 的转 动 ， 同 时指向纠斜工具 面角 。钻进模式下 ， 捷联式稳定平 台使 偏心 轴相对 钻铤匀 速转 动 ， 不 产生侧 向力 。 2 现场试验 捷 联式 自动垂 直钻 井 系统在 中 国石 化华 北工 区 宁深 1 井进行 了 2 井 次的井下试验 ， 分别下人 了三翼 肋和 四翼肋捷联式 自动垂直钻井 系统 ， 对 自动垂 直钻 井系统进行 了现 场验 证 ， 进 尺 2 6 2 m， 机械 钻 速平 均 2 ． 6 4 m／ h ， 井斜角控制 在 2 。 以内 ， 纠斜 效果 明显 。 2 ． 1 宁深 1井基 本情 况及施 工难 点 宁深 1 井 是 中国石化 在鄂 尔多斯 盆地 西缘天环 坳 陷宋 家红 沟构造 部 署 的一 口区域超 深 探 井 ， 设 计 井深 5 8 2 0 m， 根 据 地 质 设 计 ， 二 开 井 段 1 0 0 0 ～ 4 1 3 0 m 裸 眼段 较 长 ， 地 层 破 碎 且 倾 角 大 预 计 达 4 0 。 ， 多处 断层发 育 ， 岩性 为灰 黑 色泥 岩夹 灰色 细砂 岩 ， 质 地 坚硬 ， 可 钻 性差 ， 容 易 发生 井斜 。井身 结构 如图 2 所 示 。 该井 在钻井 过程 中， 由于地层 倾角 大 ， 钻 压加至 1 0 0 k N以上时进井斜角就会增 大， 跳钻严重 使用 了减 震器 ， 不 能采用 高转速 ， 钻压 不能 释放 ， 直 接影 响了机械钻速。采用小钟摆钻具组合无法有效控制 井斜角， 后采用弯螺杆进行复合钻进， 随时测斜 ， 发 现井斜角增大立 即采用滑动钻进方式纠斜， 井身质 量较差。另外， 弯螺杆上装上稳定器后脱压现象严 重 ， 并 且 由于螺杆 转 速 高 ， 地 层研 磨 性 较强 ， 钻 头 磨 第 3 8卷 第 3期 王 锡 洲 捷 联 式 自动 垂 直 钻 井 系 统 的研 制及 现 场试 验 5 O 8 0mm导管 4 8 O 0m 6 0 4 m m钻头 5 0 O 0 m ∞9 9 7 n l l n 套管 9 8 8 O 0m 4 4 5 mm 钻头 1 0 0 0 O 0 m 分级箍位置2 0 0 0 O 0m 尾管悬挂器位置3 9 7 0 O 0 i n 2 4 4 5 mm 套管 4 1 2 8 O 0 m 1 1 1 i n m钻头 4】 3 O O 0 m 阻位5 7 8 8 O 0m 0 1 3 9 7 m m套管 5 8 1 8 O 0m 5 9mm钻头 5 8 2 0 O 0m 图 2宁 深 1井 井 身 结 构 损严重 ， 频繁更 换钻 头 ， 造 成钻 井周 期延长 。 2 ． 2现 场试 验过 程 2 0 0 9 年 8月 1 8日， 宁深 1 井 钻至井 深 1 9 1 1 m 时下人 ≠ 3 1 1 ． 1 mm 三 翼 肋捷 联 式 自动 垂 直钻 井 系 统 ， 钻至 井 深 2 0 0 0 m 起 钻 。钻 具 组 合 为 j 5 3 1 1 ． 1 mm HJ 5 1 7 G钻 头 o ． 3 o 1 T I ≠ 2 2 8 ． 6 mmAVD S 7 ． 5 4 m 包 括 配合接 头 0 ． 4 2 m ≠ 2 2 8 ． 6 mm 短 钻 铤 机 械式 测斜仪 2 ． 2 m7 3 1 6 3 0 0 ． 4 8 m 2 0 9 ． 6 mm 钻 挺 1根 9 ． 4 2 m 3 0 6 ． 0 mm 稳 定 器 1 ． 6 4 m 2 O 9 ． 6 mm钻 铤 5根 4 7 ． 1 m6 3 1 4 1 0 0 ． 4 8 r n j 5 1 7 7 ． 8 mm 钻 铤 2柱 5 6 ． 0 6 m j 5 1 5 2 ． 4 mm钻 铤 2柱 5 6 ． 5 1 m f 5 1 2 7 ． 0 mm 钻 杆 。进 尺 8 9 m， 纯钻 进时 间 3 1 h ， 钻压 为 1 6 0 k N， 其 中有 6 h钻 压 达 到 2 0 0 k N， 机 械钻 速 为 2 ． 8 7 m／ h 。 试验过 程 中利用机械式测斜 仪测斜 8次 ， 三翼 肋捷联 式 自动垂 直钻井系统起 出后 利用多点 测斜仪 测斜 ， 井 斜角基本 控制在 2 。 以内 ， 具有一定 的纠斜效果 。 2 0 0 9 年 8 月 2 3日， 钻至井深 2 1 0 0 m 时下入 声 3 1 1 ． 1 F f lr n四翼 肋 捷 联 式 自动 垂 直 钻 井 系 统 ， 钻 至 井 深 2 2 7 3 m起钻 。钻具 组合 为 3 1 1 ． 1 mm HJ 5 1 7 G钻 头 0 ． 3 0 1 T I 2 2 8 ． 6 mmAVDS7 ． 5 4 m 包 括 配 合接 头 0 ． 4 2 m j 5 2 2 8 ． 6 mm 短钻 铤 机 械 式 测斜 仪 2 ． 2 m 3 0 6 ． 0 I T l m 稳定 器 1 ． 6 4 m7 3 1 6 3 0 0 ． 4 8 mj 5 2 0 9 ． 6 mm 钻 铤 6根 5 6 ． 5 2 m 6 3 1 4 1 0 0 ． 4 8 m 1 7 7 ． 8 mm 钻铤 2柱 5 6 ． 0 6 mj 5 1 5 2 ． 4 mm 钻铤 2柱 5 6 ． 5 1 m 1 2 7 ． 0 mm 钻杆 。进 尺 1 7 3 m， 纯 钻 进 时 间 7 3 h ， 钻 压 为 1 6 0 k N， 其 中有 6 h钻 压达 到 2 0 0 k N、 3 3 h为 2 4 0 k N全 压 钻进 ， 机械 钻 速 平 均 为 2 ． 4 m／ h 。试 验 过程 利 用 机 械式 测斜 仪测斜 1 8次 ， 四翼 肋捷 联式 自动垂 直钻 井 系统 起 出后 利用 多 点 测斜 仪 测 斜 ， 井 斜 角基 本 控 制 在 1 ． 5 。 以内 ， 纠斜 效果 明显 。 2 ． 3试 验结 果分 析 2 ． 3 ． 1 测量数 据 分析 由于没 有 邻 井 资 料 可 以 比较 ， 只 能 与 该 井 不 同井段 的数 据 进 行 比较 。该 井 二 开 井 段 1 8 4 0 ～ 1 9 1 1 m 采 用 了 常 规 钻 具 组 合 j 5 3 l 1 ． 1 mmP D C 钻 头 声 2 0 9 ． 6 mm 钻 铤 5根 1 7 7 ． 8 mm 钻 铤 6根 j 5 1 6 5 ． 1 mm 钻 铤 4根 1 2 7 ． 0 mm 钻杆 。该井 段 与 2试 验井 段 的测 量 数 据 对 比情 况 见表 1 。 表 1 试 验 前 后 测 量 数 据 从表 1中可 以看 出 ， 试 验 井段 1 9 1 1 ～2 0 0 0 m 钻压 加 至 1 6 0 ～2 0 0 k N， 机 械钻 速 提 高 4 3 ． 5 ，三 翼肋 垂直 钻井 系 统井 斜 角 保 持 在 0 ． 5 。 ～ 2 ． 0 。 之 间 ， 试验 井段 2 1 ～2 2 7 3 m 钻 压 加 至 1 6 O ～ 2 4 0 k N， 机械 钻速 提高 2 5 ， 四翼肋 垂直 钻井 系统井 斜角保 持在 0 ． 5 。 ～1 ． 5 。 之 间 ， 均能 满足 现场钻 井要 求 ， 实现 了 释放 钻 压 、 提 高 钻 速 的 目标 。在 钻 井 过 程 中 ， 扭 矩 、 泵 压 、 钻 井液 密度 等 各 项 钻井 参 数 平 稳 ， 未见 异 常 ， 起 钻时 观察其 外观 、 推靠 巴掌及 密封 等部件 均正 常 。采 用磁 粉探伤 技术 对现场 试验 后 的垂直钻井 系 统进行 了检验， 未见损伤， 证明所研制的垂直钻井系 统 可靠 ， 可满 足现 场 的使 用要求 。 2 ． 3 ． 2 三翼 肋 与四翼 肋垂 直钻 井 系统对 比分析 对不 同数 目翼肋 情况 下转 盘扭矩 的数 值变化 进 行分 析 ， 结 果见 表 2和表 3 。 表 2三翼肋 垂直钻 井系统扭矩变化情况 钻 压 ／ 扭 矩 ／ 转 速 ／ 排 量 ／ 立压 ／ 井 深 ／ k N kN ．m r．mi n一 L ．s 一 M Pa ～ 叫 ∞ ∞ ∞ 2 石 油 钻 探 技 术 2 O 1 0年 j月 表 3 四翼肋垂直钻井 系统扭矩变 化情 况 从 表 2和 3可 以看 出 ， 在钻 进过程 中 ， 四翼肋垂 直钻井 系统 的扭矩 、 钻 压 较 三翼 肋 垂 直 钻井 系 统 波 动幅度 小得 多 ， 扭 矩变 化 范 围较 小 ， 受 力 均 匀 ， 提 高 了工作 可靠性 ， 可延 长防斜 推靠 机构 的工作 寿命 。 3 结论与认识 1 捷 联式 自动垂 直钻井 系统 采用动 态推靠 方式 实 现钻进 过程 中的主 动防斜 、 纠斜 ， 其 中捷 联式 稳定 平 台是该 系统 的核心 ， 在稳定 平 台的控制 下 ， 力 矩 电 机 驱动执 行 机 构 中的 盘 阀 对 过 流 的 钻 井 液 进 行 控 制 ， 利用 活塞驱 动翼肋 推靠 井壁 ， 产生 了具有 纠斜作 用 的侧 向推靠力 ， 实现 了防斜 、 纠斜 功 能。 2 现场应 用情况 及平 台数 据 回放证 明 ， 捷联 式 自动垂直 钻井系 统井 下 工 作 基本 正 常 ， 钻 进模 式 与 纠斜 模式转 换正 常 。四翼肋 较三翼 肋受力 状态 更为 稳定 ， 寿命 可 以满足钻井 现场 的需 要 ， 井斜 控制效 果 也 十分 明显 。 3 由于易 斜地层 的可钻 性 一般 较差 ， 垂 直钻 井 系统 在井 下承受 的冲击 和扭 转 震动 较 大 ， 工作 状 况 十分 恶劣 ， 因此 ， 仍 需探 索捷联 式 自动垂 直钻井 系统 的配 套应用 技术 ， 以进 一 步提 高 其 可靠 性 和井 斜 角 控制 精度 。 参 考 文 献 E l i 高德利． 易斜地层 防斜打快钻井理论 与技术探讨[ J ] ． 石油钻探 技术 ， 2 0 0 5 ， 3 3 5 1 6 - 1 9 ． E 2 ] 张绍槐． 深井 、 超深井和复杂结 构井垂直钻井 技术[ J ] ． 石 油钻 探技术 ， 2 0 0 5 ， 3 3 5 1 卜1 5 ． E 3 2 C h u r C， O p p e l t j ． Ve r t i c a l d r i l l i n g t e c h n o l o g y a mi l e s t o n e i n d i r e c t i o n a l d r i l l in g E R ] ． S P E 2 5 7 5 9 ， 1 9 9 3 ． [ 4 ] L i g r o n e A， Op p e l t J ， C a l d e r o n i A， e t a 1 ． T h e f a s t e s t wa y t o t h e b o t t o m s t r a i gh t h o l e dr i l l i n g d e v i c e d r i l l i n g c o n c e p t ， de s i g n c o n s i d e r a t i o n s ， a n d f i l e d e x p e r i e n c e [ R ] ． S P E 3 6 8 2 6 ， 1 9 9 6 ． [ 5 ] Ma t t h ia s R， Ma r c u s O， He r mi l o M， e t a 1 ． S t r a i g h t d o w n t o s u e c e s s p e r f o r ma n c e r e v i e w o f a v e r t i c a l d r i l l i n g s y s t e m[ R ] ， S P E 8 4 4 5 1， 2 0 0 3 ． [ 6 3 B r u s c o G， L e wi s P， Wi l l i a ms M． Dr i l l i n g s t r a i g h t d o wn [ J ] ． Oi l f i e l d Re v i e w， 2 0 0 4． 1 6 3 1 4 - 1 7 ． [ 7 ] 郑锋辉 ， 韩来聚 ， 杨利 ， 等． 国内外新兴 钻井技术发展 现状 [ J ] ． 石油钻探技术 ， 2 0 0 8 ， 3 6 4 5 - 1 1 ． E 8 ] 薄和秋 ， 赵永 强． Ve r t i T r a k垂 直钻井系统在川科 1 井 中的应 用[ J ] ． 石油钻探技术 ， 2 0 0 8 ， 3 6 2 1 8 2 1 ． [ 9 ] 丁红， 陈杰 ， 陈志学 ， 等． 垂直钻井技术 在青探 i井 的应用[ J ] ． 石油钻探技术 ， 2 0 0 7 ， 3 5 3 3 0 3 2 ． [ 1 0 ] 杨春旭 ， 韩来聚 ， 步玉环 ， 等． 现代垂直钻井技术的新进展及发 展方向[ J ] ． 石油钻探技术 ， 2 0 0 7 ， 3 5 1 1 6 - 1 9 ． [ 1 1 ] 刘 以明， 蔡文军 ， 王平， 等． P o we r V和机械式随钻测斜仪在黑 池 1 井的应用E J ] ． 石油钻探技术 ， 2 0 0 6 ， 3 1 1 7 1 7 3 ． [ 1 2 ] 吕官云 ， 孙 峰， 杨全进 ， 等． 一种捷 联式稳定 平台装 置 中国， 2 0 0 51 0 0 4 4 5 0 9 ． 7 r ． 2 0 0 6 - 0 2 0 8 ． [ 审稿都 振 川] De v e l o p m e n t a n d Fi e l d Te s t o f Au t o m a t e d S t r a p Do wn Ve r t i c a l Dr i l l i n g S y s t e m W a ng xi z h o u S c i e n c e＆ Te c h n o l o g y De v e l o p me n t De p a r t me n t ，S i n o p e c ，Be i j i n g，1 0 0 7 2 8 ，Ch i n a Abs t r a c t I n o r d e r t o e f f e c t i v e l y s o l v e t h e d e v i a t i o n c o n t r o l a n d f a s t d r i l l i n g p r o b l e ms a r i s i n g f r o m h i g h - s t e e p s t r u c t u r e s a n d h i g h d i p f o r ma t i o n s du r i n g d r i l l i n g，a n a u t o ma t e d s t r a p - d o wn v e r t i c a l d r i l l i n g s y s t e m wa s d e v e l o p e d ．By a p p l y i n g d y n a mi c a c t u a t i n g me t h o d wh i l e d r i l l i n g，t he s y s t e m c a n a c t i v e l y r e a l i z e d e v i a t i o n c o n t r o l a n d c o r r e c t i o n ．Th e s t r a p d o wn s t a b i l i z a t i o n p l a t f o r m ，t h e c o r e o f t h e s y s t e m ，i s c o mp o s e d o f me a s u r e me n t a n d c o n t r o l u n i t u s i n g t h e r o t a r y b a s e，d o wn - ho l e p o we r g e n e r a t o r ，t o r q u e mo t o r ，r o t a r y t r a n s f o r me r a n d d e v i a t i o n c o n t r o l a n d c o r r e c t i o n a c t u a t o r ． Un d e r t h e c o n t r o 1 o f t h e s t r a p - d o wn s t a b i l i z a t i o n p l a t f o r m ，t h e t o r q u e mo t o r d r i v e s t h e d i s c v a l v e i n t h e a c t u a t o r t o c o n t r o l t h e d r i l l i n g f l u i d， ’ s u b s e q u e nt l y，t h e p i s t o n p u s h e s t h e p a d t o wa r d t he b o r e h o l e wa l l ，t hu s t h e l a t e r a l f o r c e i s c r e a t e d t o r e a l i z e t h e f u n c t i o n o f d e v i a t i o n c o n t r o l a n d c o r r e c t i o n ． Th e a p p l i c a t i o n i n W e l l Ni n g s h e n - 1 s h o ws t h a t t h e p r i n c i p l e o f t h e a u t o ma t e d s t r a p - d o wn v e r t i c a l d r i l l i n g s y s t e m a n d t h e s t r u c t u r e r e l i a b i l i t y i s j u s t i f i e d ，t h e s y s t e m c a n r e l e a s e W OB，a n d i n c r e a s e ROP wh i l e a c t i v e l y r e a l i z e d e v i a t i o n c o n t r o 1 ．Th e i n v e n t i o n o f t h e s y s t e m p r o v i d e s a n e w me t ho d f o r d e v i a t i o n c o n t r o l a n d f a s t d r i l l i n g，a n d t h e b r o a d a p p l i c a t i o n p r o s p e c t s c a n b e e x p e c t e d ． Ke y wo r d sve r t i c a l dr i l l i ng； d e v i a t i o n c o n t r o l ； p e n e t r a t i o n r a t e； W e l l Ni n gs he n一 1