机械式自动垂直钻具的纠斜行为及研究进展

李立鑫 ，薛启龙 ，刘宝林 ，李昕愉 ，王 晋

(1.中国地质大学(北京) 工程技术学院，北京 100083； 2.国土资源部深部地质钻探技术重点实验室，北京 100083)

引 言

自动垂直钻井技术是一种利用井下钻具进行自动防斜纠斜的直井作业技术，经过近三十年的发展，已在山前高陡构造的防斜快打、高密度丛式井的防碰打直等领域取得了良好的使用效果，井斜可控制在3°以内，实现了高质量的直井轨迹控制。与使用钟摆钻具、满眼钻具、偏轴钻具等被动式吊打防斜技术不同，自动垂直钻具能够对钻井轨迹进行主动控制，有效降低钻杆扭矩和摩阻，释放钻压，大幅提高机械钻速，降低钻进成本[1-4]。

自动垂直钻具最早起源于德国大陆超深钻井计划(KTB计划)的VDS系统，由德国国家能源部委托美国Baker Huges Inteq公司研制。该系统采用井下闭环的电子控制系统，由内置微处理器根据重力加速度计测得的信号判断井斜，进而控制液压系统将靠近钻头的可伸缩导向块推向井壁高边，加剧井眼底部低边的侧向切削，使井眼轨迹逐步恢复至垂直。使用VDS系统后，KTB计划主孔在钻进至井深6 760 m时，最大水平位移仅有20 m，井斜角可保持在1°以内[5]。在VDS钻井系统的基础上，国内外公司相继开发出Power V、Verti Trak、SL-AVDS、CGVDS等自动垂直钻井系统，均取得了良好的使用效果[6-11]。

近年来，面对低迷的油气价格，进一步降低钻井成本成为了钻井企业生存的关键，而上述自动垂直钻井系统均含有复杂的井下电子控制系统，需配备高精度、高效率的信号采集分析系统，在井底恶劣的工况下密封要求极高，且不耐振动和高温，易发生损坏，造价及维修维护成本高昂。而机械式自动垂直钻具的出现很好地适应了当下的经济形势，具有成本低、耐高温、适用性强、可靠性高等特点，成为了高陡高斜地区防斜快打的最佳选择之一[12-13]。

1 机械式自动垂直钻具的纠斜行为

1.1 机械式自动垂直钻具的重力感应纠斜原理

现阶段主流的机械式自动垂直钻具的工作部分由重力感应机构、盘阀控制机构、推靠执行机构构成，采用偏重物体在重力作用下转动至低边的原理感应井斜，其工作原理如图1所示。钻具的重力感应机构中包含有偏重块，偏重块使用轴承安装，可在重力作用下自由转动。重力感应机构之下是钻具的盘阀控制机构，主要由上、下盘阀构成，其中上盘阀与偏重块为刚性连接并保持同步旋转。上盘阀仅有一个开孔，其位置与偏重块呈对位分布，而下盘阀上有多个开孔，分别与下部钻井液流道相连。当井斜发生时，偏重块自动偏转并保持在井眼低边位置，同时带动上盘阀的开孔停留在井眼高边，该侧钻井液流道随即打通并在活塞的两端形成压力差(近似等于钻头压降)，将活塞推向井壁。在推靠反作用力影响下，钻头在井眼底部低边的切削加剧，井眼轨迹逐步回复至垂直方向。

图1 机械式垂直钻具重力感应纠斜原理Fig.1 Gravity induction straightening principle of fully mechanical vertical drilling tool

1.2 机械式自动垂直钻具的工作模式

机械式自动垂直钻具均采用近钻头推靠(Push-the-bit)的工作模式，依据推靠执行机构是否随上部钻杆同步旋转，可分为动态推靠式和静态推靠式，如图2所示。

图2 动态推靠式与静态推靠式垂直钻具机械结构示意图Fig.2 Mechanical structure of rotate and static push-the-bit vertical drilling tools

图2动态推靠式垂直钻具的外部壳体与执行机构均随钻杆同步旋转，并通过外部壳体将钻压和扭矩传递给钻头，钻井液在基座上端面处发生分流，大部分流经流孔冲洗孔底，小部分通过盘阀机构推动活塞。偏重块与心轴及上盘阀为刚性连接，通过轴承与外部旋转机构分离，可依靠感应重力自由发生偏转。在旋转过程中，每当执行机构中周向均布的活塞旋转至井眼高边时，活塞会在上部盘阀的控制下推向井壁，当活塞旋转离开井眼高边后，活塞收缩进执行机构，如此循环往复，形成在井眼高边位置的周期推靠力。动态推靠式垂直钻具多安装有3个活塞，呈120°相位差周向均布，上盘阀多为90°开孔，仅允许一个活塞在钻井液压差作用下推向井壁。当偏重块停驻在井眼低边位置时，上盘阀开口位于井眼高边，如图3蓝色部分所示，当下盘阀旋转至上盘阀开口范围时，钻井液流道打开，活塞推向井壁，理想状态下会在井眼高边±α1/2的范围内接触井壁，形成指向井眼高边的推靠导向集中力，该导向集中力可由式

(1)

计算求得[14-15]。式中，FR1为理论导向集中力，α1为盘阀开口角，FP为活塞的推靠力，d为活塞受钻井液压差的当量直径，Pi为钻具内部钻井液压强，Po为环空钻井液压强。由于活塞未工作时的初始位置与井壁存在一定间隙，在钻井液流道打开一定时间后活塞才会与井壁接触，故实际导向集中力FT1与式(1)的理论计算FR1相比存在图3所示θ1的角度偏差，且数值上FT1较FR1略小。

图3 动态推靠式钻具纠斜过程示意图Fig.3 Straightening schematic diagram of rotate push-the-bit vertical drilling tools

图4 静态推靠式钻具纠斜过程示意图Fig.4 Straightening schematic diagram of static push-the-bit vertical drilling tools

(2)

求得。

但是，在实际工作过程中，井斜角随时发生变化，上述最佳纠斜状态多为瞬间状态，井眼低边位置绝大多数时间处于上述两个状态之间。当仅有1个活塞推出时(偏重块中心线与上方活塞推出方向的夹角小于π/2-α2/2时)，推靠力为FT2，与理论最佳纠斜力FR2存在角度偏差θ2；当偏重块中心线与上方活塞推出方向的夹角大于π/2-α2/2时(图4中浅蓝色位置)，上方和右侧的2个活塞会同时推出，推靠合力为FT3，与理论最佳纠斜力FR3存在角度偏差θ3，直至偏心块中心线与最上方活塞推出方向的夹角达到45°时，钻具再次达到最佳纠斜状态。此后，若偏重块中心线与上方活塞推出方向的夹角继续增加，则上述纠斜行为依次倒叙发生，直至偏重块中心线与上方活塞推出方向的夹角呈90°时，右侧活塞推出方向与井眼高边方向重合，钻具又一次达到最佳纠斜状态。

无论是动态推靠还是静态推靠的工作模式，其实际工作的推靠纠斜力与理论要求的推靠纠斜力之间均存在一定夹角，导致了机械式自动垂直钻具在控制精度上不如电子控制式自动垂直钻具。偏差角度的客观存在导致机械式自动垂直钻具不能始终按照最佳的纠斜状态工作，但偏差角度较小，钻具的推靠纠斜力在理论纠斜方向依旧具有较大的分量，即便是考虑到实际工况中的井下振动作用和轴承摩擦作用，只要是动态推靠式钻具和静态推靠式钻具的偏重块分别保持在井眼低边±α1/2(图3中浅蓝色位置)和±α2/2(图4中浅蓝色和淡蓝色位置)的范围内摆动，二者均能够很好地起到纠斜降斜作用。在纠斜作用的持续过程中，井斜角会随之不断降低，偏重块的位置越接近垂直，形成偏转扭矩的重力分量(与轴向垂直方向)越小，直至该偏重扭矩小于轴承与盘阀摩擦力共同形成的阻力矩时，偏重块随即失去作用，钻具到达极限纠斜状态，获得临界井斜角[16]。此时，偏重块在井下振动的作用下将位于随机位置，失去重力感应纠斜的能力，钻具姿态已接近理论垂直。

1.3 机械式自动垂直钻具的优势

鉴于上述分析，机械式自动垂直钻具实现了在重力感应控制下的连续主动纠斜，井斜控制能力较强，可满足高垂直度直井的作业要求，并具有以下优势：①采用纯机械结构设计，结构相对简单，设计、制造和维护的成本有效降低；②不含井斜测量仪、电子传感器、控制电路板等电子元器件及控制电路，降低了钻具对密封的要求，避免了电子控制式垂直钻具因电控元件损坏导致的失效问题，可靠性大大提高；③全金属的结构设计可以经受更高的温度，可承担超深井、异常地温梯度直井等高温环境下的作业任务；④能够承受更大的振动和冲击，最大限度地释放钻压和扭矩，进一步提升钻进效率；⑤工作原理巧妙地利用重力作用进行井斜控制，实现了在最小的外界干预下进行自动纠斜，保证井眼的轨迹垂直；⑥可在各种地质条件下配合各类型的钻井液使用，适用性大大提升。因此，在高垂直度直井作业时，使用机械式自动垂直钻具能够有效降低钻井成本，已在高陡高斜区块的防斜纠斜作业中取得了很好的应用效果。

2 机械式自动垂直钻具的研究现状

机械式自动垂直钻具虽然具有较为简单的机械结构和控制原理，但该技术却是在旋转导向系统垂直钻井功能及电子控制式自动垂直钻井系统的基础上发展而来，其出现较晚，至今仅有十余年的时间。目前，国际上已获得成熟商业应用的机械式自动垂直钻具主要为Scout Downhole和Halliburton两家公司，而国内仅有中石化胜利钻井院在该技术领域取得了成功的现场应用。

2.1 Vertical Scout自动垂直钻具

Scout Downhole公司的Vertical Scout机械式自动垂直钻具采取静态推靠式设计，经过十余年的发展，现已研发出第八代产品[12]。该钻具主要由心轴、止推轴承、偏重机构、推靠机构及不旋转外套等组成，高压钻井液在配流接头处发生分流进入钻具腔体，提供推靠动力，在偏重块的重力感应及盘阀的协同控制作用下，将活塞推向井眼高边，如图5所示。该钻具在常规静态推靠式钻具的基础上进行了优化设计：①推靠机构包含双层呈十字交叉排布的4个推靠板，每层2个推靠板组成一个整体推出单元，可前后滑动推出并互为限位，且推靠板与井壁接触的部分为弧面设计，其半径与井眼半径一致，保证了推靠板与井壁始终保持大面积接触，在提升钻具工作稳定性的同时降低了推出板的磨损；②该钻具采用上下分体的芯轴设计，避免了单一芯轴大长径比导致的挠曲变形问题，上下芯轴利用配流接头连接，配流接头上装有钻井液过滤装置，在实现分流的同时对钻井液进行固控，保证进入钻具腔体的钻井液不含有危害盘阀和轴承工作性能的固体颗粒，有效地提升了钻具的可靠性。理论上，该钻具在井斜超过0.03°后就会产生纠斜能力，当井斜超过0.06°后，钻具即可达到最大的纠斜能力。

图5 Vertical Scout结构及工作机制示意图Fig.5 Structure and work principle of Vertical Scout

目前，Vertical Scout纯机械自动垂直钻具在北美地区已使用超80 000 h，进尺超1 300 000 m，机械钻速提升明显。该钻具在Crooked Hole Country用于直井作业，配合3.3级螺杆马达和6翼13 mm PDC钻头，成功打出了井径83/4″、井斜角小于0.5°的高质量直井，解决了该地区山前高陡高斜地质构造导致的大井斜、大狗腿的问题，在超过1 700 m的进尺中最大水平位移仅有4.3 m。而且该系统用于侧钻纠斜也取得了很好的效果(如图6所示)，在USA-Lea County区块的一口井径为121/4″的定向井，因螺杆马达过量地滑动钻进，导致井斜角从1.3°增加至6°，严重超出了预定轨迹，在水泥灌浆后，使用Vertical Scout在2 700 m井深处进行纠斜侧钻，钻进至超过5 000 m的目标地层的过程中井斜角始终小于1°，成功实现了侧钻纠斜[17-18]。

图6 Vertical Scout侧钻纠斜作业井斜测量曲线Fig.6 Well deviation curve of Vertical Scout during sidetracking well straightening

2.2 V-Pilot自动垂直钻具

Halliburton公司的V-Pilot自动垂直钻具是采用静态推靠式设计(其结构如图7所示)，可配合各种类型的钻头使用，适用于大倾斜地层、块状岩盐地层、坚硬地层及高温环境。V-Pilot钻具包含动力短节和纠斜短节两部分，可灵活拆装以便于运输，其纠斜短节主要包含钟摆总成、阀门总成及推靠总成3个核心部分。与图2所示静态推靠式钻具有所不同，该钻具的阀门总成有4个相互独立的阀门，在钟摆总成的重力感应作用下，阀门总成上部位于井眼低边一侧的钻井液流道打开，涌进的高压钻井液经过阀门总成内部的螺旋形流道被引流至井眼高边一侧的活塞腔将活塞推出。此外，V-Pilot钻具还具有创新的推靠总成设计，包含4组周向均布的活塞，每组4个活塞沿轴向等距排列，同时驱动导向块推向井壁并获得4倍于单一活塞的推靠力，进一步增强了钻具的纠斜能力。V-Pilot垂直钻具的纠斜灵敏度极高，当井斜角超过0.2°后，偏重总成和阀门总成即可被激活，控制导向块独立或协同推向井壁进行纠斜作业[19]。

图7 V-Pilot外观及结构示意图Fig.7 Appearance and structure schematic diagram of V-Pilot

V-pilot钻具已在直井的纠斜降斜作业取得了成功的应用。在加拿大落基山脉丘陵地带的Alberta地区的一口直井作业过程中，由于地层倾角大，自然造斜率达3°/30m，井斜难以控制，而且岩层压缩强度大，井下振动极高，平均机械钻速仅为2～5 m/h。该井在井深95 m处开始使用V-pilot垂直钻具加95/8″螺杆马达的钻具组合，仅通过钻进27 m便将井斜从0.79°降低至0.4°，在继续钻进至621 m的过程中，井斜基本保持在0.5°以内(如图8所示)，只在约400 m井深的位置井斜角接近0.7°)，钻压提升至24 t，机械钻速提升至25 m/h，极大地提升了钻井效率。在加拿大不列颠哥伦比亚东北部的Komie地区进行的水平井直井段作业，为满足后续水平作业要求，设计表层孔直井段井径121/4″，井深700 m，水平位移要求在7 m以内。使用V-Pilot系统， 全程井斜控制在0.2°～0.5°， 平均机械钻速接近65 m/h，平均水平位移低于2 m，效果十分理想[20-21]。

图8 V-Pilot直井作业测量曲线Fig.8 Well deviation curve of V-Pilot during vertical drilling

2.3 VertiSteer自动垂直钻具

近年来，Halliburton公司又新推出了一套全新的机械式垂直钻具VertiSteer，如图9所示。该钻具采用全旋转动态推靠的工作模式，工作原理与图2所示动态推靠式钻具基本相同，但其内部结构的详细资料尚未公布。VertiSteer钻具的推靠执行机构也采用类似Vertical Scout的双层弧面推靠板方案，以提高钻具工作的可靠性和稳定性，最高可在232 ℃的高温环境下使用。在Papua New Guinea的超高压页岩构造带上，使用VertiSteer钻具先后进行了171/2″井径的纠斜作业和121/4″井径的直井作业，在获得高垂直度的同时，极大地释放了钻压和扭矩并提高了机械钻速。其中，在井径171/2″的井中从井深515 m开始使用VertiSteer钻具进行纠斜，钻至1 300 m时井斜从4°降至1°，狗腿度仅为1.76°/30 m；在使用VertiSteer钻具进行121/4″的直井作业时，从地表钻至井深966 m处井斜角始终控制在1.76°以内(如图9所示)，狗腿度在1.3°/30 m以内，与邻井15.8°的井斜角对比效果明显，成功克服了地层高自然造斜率的不利影响[22-23]。

图9 VertiSteer结构及作业井斜测量曲线Fig.9 Structure and well deviation curve of VertiSteer

2.4 中石化胜利钻井院机械式垂直钻具

国内方面，韩来聚等[12]采用动态推靠的纠斜方式，设计了一种新型的机械式自动垂直钻具，其结构如图10所示。该钻具主体外径280 mm，最大外径305 mm，活塞行程13 mm，最大张开外径331 mm，适用于配合121/4″钻头进行直井作业。该钻具的心轴、上盘阀与配重保持同步运动，与下盘阀、壳体通过轴承连接，保证配重与上盘阀可在自身重力作用下稳定在井眼低边，推动位于高边的活塞推向井壁进行纠斜。该钻具在5 MPa的钻头压降下可获得20 kN 的推靠力，在川东断褶带黄金口构造带雷音铺构造北段轴部须家河组进行现场试验并取得了很好的使用效果。须家河组岩性为灰黑色泥岩夹灰色细砂岩，质地坚硬，可钻性差，地层倾角为30°～40°，极易发生井斜。使用垂直钻具后，机械钻速提高97.34%，井斜角为2.5°～3°，井斜控制精度≤3°，实现了释放钻压、提高钻速的技术目标，钻具在试验后未见损伤，满足了现场钻井的使用要求[12,24]。

图10 中石化胜利钻井院机械式垂直钻具结构Fig.10 Mechanical structure of fully mechanical vertical drilling tool designed by Sinopec Shengli Drilling Institute

3 关键技术及攻关方向

由上述应用现状可以看出，我国在机械式自动垂直钻具领域的研究方面相对滞后，与国际先进水平相比，主要体现为钻具在重力感应灵敏度和井斜控制精度等方面尚存在较大差距。面临着国外公司只租不售、技术封锁的现状，发展我国自主知识产权的高性能机械式自动垂直钻具是十分迫切和重要的。通过我国学者近十年的不断努力，我国机械式自动垂直钻具的研究也取得了一些成果，主要集中在结构的优化设计和减少盘阀的摩擦阻力两方面。

在机械结构的优化设计上，宋执武[25-26]等利用不倒翁原理提出了一种动态推靠式自动防斜钻具，仅利用一边壁厚、一边壁薄的偏心套筒感应重力，实现了机械结构的进一步简化。艾才云[27-28]等将液压系统引入机械式垂直钻具，当钻具垂直时，液压阀杆位于中心，不推动阀芯向外运动产生推靠力，在理论上避免了机械式垂直钻具在垂直姿态时的造斜行为，从而提高了钻具的纠斜精度。刘宝林等[29]对钻具的推靠机构进行了优化，设计了一种静态推靠式机械式垂直钻具，该钻具拥有独特的双层分布的推靠机构(如图11所示)，每层4个，同层的推靠活塞呈90°相位差沿周向均匀分布，不同层推靠活塞间存在45°的相位角，工作时不同层但相邻的3个推靠活塞同时推向井壁，3个推靠作用点形成了稳定的三角结构，增加了纠斜工作的稳定性，并实现了在较小的钻头压降下形成更大的推靠力和纠斜力矩，钻具的纠斜能力、可靠性及适用性明显提升。

在减小摩擦阻力方面，刘宝林[30]等还使用环阀控制取代了常规的盘阀控制，避免了钻井液轴向流动施加给阀体工作面的正压力，摩擦阻力随之大大减小，有效提升了钻具的控制灵敏度。胡远彪等基于盘阀摩擦扭矩与盘阀半径的三次方成正比的理论分析，提出一种新的含有导流槽的小直径盘阀机构优化方案(如图12所示)，该盘阀机构的控制盘片上开有与活塞腔流道孔一一对应的导流槽，钻井液在盘阀的控制下可通过导流槽流入活塞腔，将活塞推出实现纠斜。该盘阀机构仅需通过一个面积很小的上盘阀控制即可，其半径显著缩小，进而有效降低了摩擦扭矩，钻具的纠斜精度随之大大提升。

图11 双层分布推靠机构及环阀控制机构结构Fig.11 Structure of double-layer distributed push-actuator and annular valve

图12 小直径盘阀机构设计Fig.12 Design of plate valve with minor diameter

现阶段我国机械式自动垂直钻具多处于样机的试制研发阶段，钻具性能的提升主要依靠机械结构的优化，而对钻具基础理论的研究十分不足，需对钻具防斜纠斜行为进行深入的理论剖析，以指导钻具的进一步优化设计。在井下实际工况中，机械式自动垂直钻具的性能主要受纠斜响应机制所控制，包括偏重机构在重力作用下的偏转响应和执行机构在井壁高边的推靠响应两方面，主要受偏重块的偏心扭矩、盘阀及轴承的摩擦阻力、流动钻井液的粘滞阻力、钻井液流量及钻头压降、井下横向和纵向的振动、底部钻具组合的粘滑及涡动等因素的综合影响，而且机械式自动垂直钻具推靠井壁的纠斜行为所带来的非线性摩擦，会与上述因素相互作用，使井下工况变得更加复杂，进而影响钻具的纠斜响应。因此，在对机械结构优化设计方面进行探索的同时，需注重钻具纠斜响应机制的理论研究，探索各影响因素的作用机制，以指导机械式自动垂直钻具的优化设计和性能预测。

4 结束语

鉴于机械式自动垂直钻具的成本低、可靠性高等优点，国内外石油公司及相关研究机构开始逐渐关注其研发及应用，以顺应当前国际油气经济形势，满足降本增效的迫切需求。结合国内外的研究现状，我国在该技术领域存在巨大发展空间，应注重机械结构优化设计和纠斜行为理论研究并行，辅以计算机模拟仿真等现代化研究手段，进一步提升钻具的井斜控制精度和纠斜灵敏度，开发可以商业化的产品，在石油钻探、科学钻探、地质采矿、地热开发等钻井工程领域均具有广阔的应用前景。

[1] OPPELT J,CHUR C.New concept for vertical drilling of boreholes[C].SPE21905,1991.

[2] CHUR C ,OPPELT J.Vertical drilling technology:a milestone in directional drilling[C].SPE/IADC 25759,1993.

[3] 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，2005,33(5)：11-15.

ZHANG Shaohuai.Vertical drilling technologies in deep,ultra-deep,and complex structure wells[J].Petroleum Drilling Techniques,2005,33(5):11-15.

[4] 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，2007,35(1)：16-19.

YANG Chunxu,HAN Laiju,BU Yuhuan,et al.New development and future direction of modern vertical drilling technology[J].Petroleum Drilling Techniques,2007,35(1):16-19.

[5] KURT B,JOHANN D,COTTFRIED H,et al.The KTB borehole-Germany's supredeep telescope into the earth’s crust[J].Oilfield Review,2004,16(1):4-22.

[6] GUIDO B,PETE,MIKE W.Drilling straight down[J].Oilfield Review,2004,16(3)：14-17.

[7] LIGRONE A,OPPELT J.The fattest way to the bottom:straighthole drilling device-drilling concept,design considerations,and field experience[C].SPE 36826,1996.

[8] 李松林.自动垂直钻井系统VDS的形成与发展[J].国外石油机械，1999,10(5)：10-14.

LI Songlin.The formation and development of automatic vertical drilling system[J].Foreign Petroleum Machinery,1999,10(5):10-14.

[9] 苏义脑，李松林，葛云华，等.自动垂直钻井工具的设计及自动控制方法[J].石油学报，2001,22(4)：87-91.

SU Yinao,LI Songlin,GE Yunhua,et al.The design and control ways of the downhole automatic closed loop of vertical drilling tool[J].Acta Petrolei Sinica,2001,22(4):87-91.

[10] 沈忠厚，黄洪春，高德利.世界钻井技术新进展及发展趋势分析[J].中国石油大学学报(自然科学版)，2009,33(4)：64-70.

SHEN Zhonghou,HUANG Hongchun,GAO Deli.Analysis on new development and development trend of worldwide drilling technology[J].Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science),2009,33(4):64-70.

[11] SHINMOTO Y,WADA K,SAWADA I.Case study of push-the-bit vertical drilling in shallow sediments of the nankai-trough seismogenic zone[C].OTC-20716,2010.

[12] 韩来聚，倪红坚，赵金海，等.机械式自动垂直钻井工具的研制[J].石油学报，2008,29(5)：766-768.

HAN Laiju,NI Hongjian,ZHAO Jinhai,et al.Development of mechanical tool for automatic vertical drilling[J].Acta Petrolei Sinica,2008,29(5):766-768.

[13] STEVE J,CHAD F,JUAN C.Fully mechanical vertical drilling system delivers RSS performance in vertical drilling applications while providing an economical alternative conventional rotary steerable systems set-Up for vertical hold mode[C].IADC/SPE-178788,2016.

[14] 狄勤丰，张绍槐，周凤岐，等.旋转导向工具设计及其旋转导向机理研究[J].西北大学学报(自然科学版)，1998,28(4)：26-30.

DI Qinfeng,ZHANG Shaohuai,ZHOU Fengqi,et al.The designing of the rotary steeringtool and it's steering mechanism[J].Journal of Northwest University(Natural Science Edition),1998,28(4):26-30.

[15] 狄勤丰，张绍槐.旋转导向钻井系统控制井眼轨迹机理研究[J].石油钻探技术，1998,26(3)：54-56,64.

DI Qinfeng,ZHANG Shaohuai.Mechanism research of borehole trajectory using rotary steering system[J].Petroleum Drilling Techniques,1998,26(3):54-56,64.

[16] Yanfeng M,Hongquan X,Junxiong F,et al.A new design of automatic vertical drilling tool[J].Petroleum,2015(1):264-268.

[17] Scout Downhole Inc.Vertical scout solution:keeping vertical in crooked hole country[EB/OL].[2017-11-30].http://www.scoutdownhole.com.

[18] Scout Downhole Inc.Vertical scout performance:sidetrack off cement plug[EB/OL].[2017-11-30].http://www.scoutdownhole.com.

[19] KOSTIKOV M S.Advanced technologies in directional drilling[J].Geology and Petroleum Engineering(English,German),2009,18:937-938.

[20] Halliburton Energy Services Inc.Case study:Canadian operator saves over 27 days of rig time drilling gas wells in difficult shale formation[EB/OL].[2010-10-H07977].http:// www.halliburton.com.

[21] COMEAUX B,GIBB J,KIRKHOPE K,et al.New automatic vertical drilling system for high temperature,harsh environment and performance drilling applications[C].Offshore Mediterranean Conference.Italy,March 28-30,2007.

[22] Halliburton Energy Services Inc.Directional drilling:vertiSteer vertical drilling tool-robust performance drilling solution for vertical holes[EB/OL].[2017-11-30].http://www.halliburton.com.

[23] Halliburton Energy Services Inc.Case study:vertiSteer tool helps operator drill vertical well in tectonically stressed formation[EB/OL].[2017-11-30].http://www.halliburton.com.

[24] 倪红堅，韩来聚，马清明，等.一种机械式自动垂直钻具：中国，200510043237.9[P].2005-04-14.

[25] 宋执武，高德利.不倒翁式偏心防斜钻具的设计[J].石油机械，2006,34(8)：19-20.

SONG Zhiwu,GAO Deli.Design of a tumbler eccentric and deviation-controlled drilling tool[J].China Petroleum Machinery,2006,34(8):19-20.

[26] 宋执武，高德利.自动防斜钻井钻具设计[J].钻采工艺，2007,30(3)：1-2.

SONG Zhiwu,GAO Deli.Design of a drilling tool for vertical drilling automatically[J].Drilling & Production Technology,2007,30(3):1-2.

[27] 艾才云，王雄鹰，费维新.一种新型垂直钻井工具[J].钻采工艺，2006,29(5)：82-83.

AI Caiyun,WANG Xiongying,FEI Weixin.A new type of vertical drilling tool[J].Drilling & Production Technology,2006,29(5):82-83.

[28] 艾才云.自动防斜装置：中国，200420089471.6[P].2004-08-10.

[29] 刘宝林，薛启龙，胡远彪，等.一种机械式静态推靠自动垂直钻井系统：中国，201510600996.4[P].2015-09-18.

[30] 胡远彪，刘宝林，薛启龙，等.一种盘阀控制下机械式静态推靠自动垂直钻井系统：中国，201510600992.6[P].2015-09-18.