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  作為一種漸進腔式泵，俗稱“容積式馬達或泥漿馬達”，RST利用鉆頭與巖層接觸面產生的扭矩驅動馬達轉子旋轉，在馬達轉子與定子的接觸面產生壓力，實現扭矩的有效傳遞。當需要修正井眼軌跡時，司鉆會降低鉆具的右旋轉速度，直至這個轉速與鉆頭扭矩驅動泥漿馬達下部組件左旋的轉速相匹配，從而使BHAs的相對旋轉為零。這個過程類似于在*的自動人行道上朝著錯誤的方向行走一樣，如果你的行走速度與傳送帶的速度相同，那么相對于航站樓來說你就保持著靜止狀態。同樣地，通過平衡這些旋轉力，也就是平衡鉆具的旋轉扭矩與鉆頭產生的反扭距，RST就能精準修正鉆頭的鉆進方向，實現井眼軌跡按設計要求鉆進，與此同時，還能保持全鉆具旋轉帶來的降低摩阻的效果。圖4給出了RST與先前圖2和圖3摩阻變化的對比。RST與鉆頭之間的摩阻是一個已知且恒定的數值
 
 
圖4
    井眼方向修正后，司鉆只需在地面提高鉆具轉速，即可恢復BHAs的右旋轉速，恢復正常鉆井作業。再以機場自動人行道的比喻來描述一下，當你暫時調整步伐以匹配自動人行道的運動速度從而保持靜止后，加快行走的速度就能再次向前移動。同樣，隨著司鉆在地面提高鉆具轉速，BHA會重新開始旋轉，使鉆進連續進行。其結果是：RST上方的鉆具與BHA下方鉆頭之間形成了一個轉速差，就像你走在機場自動人行道上前進的速度是你的步速與傳送帶速度之差或差值一樣。 
 
    RST由四部分組件構成：軸承組件、傳動裝置、泥漿馬達部分和扭矩控制短節。見圖10（RST工具的井下端朝右。該工具的短節組件在頂部被拆分。輸入軸與底部短節之間標注了傳感器的位置）。泥漿馬達的核心部件是轉子和定子。RST采用全孔徑設計，僅產生微小的壓降，壓降基本相當于工具內孔徑縮減所產生的壓降值。 
 
    RST可直接組裝到井底鉆具組合BHA中，建議在該工具下方最大施加9噸的鉆壓，并將鉆壓控制在9噸之內。為了實現這一目標，通常建議采用加重鉆桿予以輔助，將RST安置在鉆頭上方60m至120m的位置。早期的工具設計將RST直接安置在了MWD（隨鉆測量）工具的上方，以便更靠近鉆頭；不過，這種布局會導致馬達工具面的控制出現難以駕馭的輸入反應。在該工具下方增加鉆壓可起到一個慣性阻尼器的作用，它能穩定并抑制泥漿馬達產生的反扭矩。這種設計減少了滑動鉆進期間為保持馬達工具面所需調整方位的次數和幅度。
 
    與傳統泥漿馬達鉆進相比，從旋轉模式切換至導向模式的操作流程得到了大幅度的簡化?；瑒鱼@進期間，ROP會略有下降，開始施加鉆壓/釋放鉆具。隨后將鉆具轉速降至目標值，確保在此過程中持續穩定地傳遞鉆壓至關重要。一旦建立了穩定的工具面，就可通過增加壓差的方法而使BHA向左轉動，或逐漸提高轉速來促使BHA移動。該過程簡化了執行滑動鉆進所需的參數輸入，因為轉速和持續松弛的下放控制更為便捷。
 
    要結束導向井段，就要確保鉆頭施加的鉆壓未向外傾斜，然后逐漸提高轉速。該操作步驟可遵循重新確定的從滑動鉆進轉換為旋轉鉆進的準則或操作指南，例如降低轉速、直至泥漿馬達的彎曲部分完全進入了新鉆出的井眼中。
 
    在鉆頭不離開井底的情況下由旋轉鉆進轉換為滑動導向鉆進，或完成導向井段滑動鉆進后再轉換為旋轉鉆進的過程可能是一個有爭議的話題，爭議的重點是鉆頭不離開井底。考慮到該工具在導向鉆進時有降低井眼摩阻的作用，以及其具有與BHA解耦的行為，所以相互轉換的過程通常不會產生劇烈的扭矩振蕩或沖擊。RST測試中，在工具兩端各安裝了一個高頻傳感器：一端與輸入軸連接，與鉆具的轉速一致，另一端與底部短節連接，與BHA的轉速一致。圖11（從旋轉切換至滑動、然后再切換回旋轉的1秒鐘的傳感數據。所有的三個圖在12分鐘的時間間隔內保持著時間的同步。第一個圖顯示的是兩個傳感器的井下轉速，頂驅轉速與頂部傳感器的數據高度吻合。其余兩張圖呈現的是工具兩端平均的振動數據）展示了一個從旋轉鉆進轉換為滑動鉆進、再轉回旋轉鉆進的典型示例。
 
早期的采納案例
 
    Bison IV Operating公司確定了一次使用RST的案例，在一個BHA中采用RST技術鉆至目標井深的場景，無需起鉆起出FRT，從而提高了水平段更深處滑動鉆進的效率。初步的論述始于2023年第四季度，但當時DTI（Drilling Tools International）公司不確定RST工具的庫存水平能否跟上Bison IV 公司的鉆井計劃。2024年第一季度末，在評估和擴大產能后，DTI公司重新與Bison IV公司接洽，商討決定加大推進力度，實施現場試用工作。
 
項目啟動初期，Bison IV公司從鉆穿套管鞋到鉆至總井深，平均用時5.5天，見圖5【采用RST之前，同區塊的8口井，鉆井周期（天數）與井深（英尺）的圖示】。幾口井的采樣數據大都在單井施工后期因普遍存在的滑動鉆進降速的問題而使鉆進速度減慢，從而延長的鉆井周期。
 
圖5
    在最初的試用中，RST僅專注于水平井段的鉆進，因為已知的滑動鉆進問題可通過該技術加以改進，因此，RST此前從未用于鉆垂直段、造斜段。鉆完造斜段后，為了安裝RST，采用了通常用于與FRT上提相同的操作方法，對BHA進行了短起下操作。前兩口井的試用結果表明，該工具顯著提高了水平井段滑動鉆進的效率，與傳統的同區塊井相比取得了預期的性能提高，見圖6（傳統泥漿馬達的BHA與帶有RST功能的BHA，在2000 ft長的水平段滑動鉆進ROPs的數據對比，紅色代表傳統泥漿馬達BHA導向所鉆的井的數據，藍色代表RST工具所鉆的井的數據）。隨著BHA向更深的水平段鉆進，ROP的下降幅度明顯小于典型的泥漿馬達BHAs的鉆進表現。這種ROP的下降趨勢在越來越深的水平段鉆進過程中變得并不那么明顯。
 
 
圖6
    下一個目標是采用RST從鉆穿套管鞋到鉆至總井深而不進行起下鉆的全程鉆進。試驗初期的挑戰之一是確保井下鉆鋌的RPMs始終在目標參數范圍內。為了解決這個問題，現場技術團隊通過MWD工具在預定的井段間隔對鉆鋌的RPMs進行了監測，確認其不超過限值。該方法被證明是有效的，隨著壓差的增加可實現實時的性能優化。通過相應地調整地面轉速，確保BHA在整個鉆進過程中保持所需的轉速。
 
    通過不斷的采用RST實施定向鉆井，以穩定的速度鉆進，在朝著目標井深鉆進過程中鉆井速度幾乎沒有因滑動性能變差、RST帶來的旋轉/滑動轉換段較少以及其它優勢使水平段末端滑動鉆進降速明顯，圖7是采用RST鉆的43口井，鉆井天數與所鉆井深的示意圖。
 
圖7
    另一個觀察到的有助于縮短鉆井周期的優勢是在水平段鉆進過程中非計劃的起下鉆次數得到了減少，見圖8（采樣井的數據匯總到了所鉆水平段的進尺中，包含非計劃的起下鉆小時數以及每一個非計劃的起下鉆小時對應所鉆的水平段的進尺）。在采用RST鉆的43口井，水平段鉆進期間非計劃起下鉆的總時間與8口采樣井的記錄的時間相當。這歸因于工具可靠性的提升，還可能得益于BHA與鉆具的解耦行為、滑動鉆進操作的一致性、FRT的消除、以及旋轉鉆進轉換為滑動鉆進或滑動鉆進轉換為旋轉鉆進的平滑操作。
 
 
圖8
結論
Bison Oil Gas IV油氣勘探開發公司率先在美國中部的丹佛-朱爾斯堡盆地采用了RST技術，奠定了該公司在鉆井創新領域的領軍地位。該公司對這項技術的早期投資不僅提高了作業效率，也為該地區的油氣鉆探樹立了新的業績標桿。其他運營商也隨之跟進紛紛效仿，開始采用RST技術復制Bison IV公司的成功經驗，這充分證明了該工具的卓越性能和行業價值。這種廣泛的應用與實踐，彰顯了Bison IV公司作為前瞻型企業的聲譽，他們始終擁抱前沿技術，通過創新方法不斷提高企業的運營效率和業績。
 
    通過工具的持續使用加上不斷地對其進行改進，從三開鉆穿套管鞋開始到完成總井深的鉆進，平均鉆井周期從用時5.5天降至3.5天，縮短了兩天，見圖9（傳統泥漿馬達與配有RST工具的BHAs所鉆井的數據對比，按100英尺深的間隔匯總的天數-深度曲線走勢，采樣的RST工具鉆的井為藍色，傳統泥漿馬達鉆的井為紅色）。大部分的性能提升出現在水平段的鉆進過程，其中水平段后半程的性能提升更為顯著。 
 
 
圖9
 
 
圖10
 
 
圖11
 
隨著行業技術的不斷進步，像RST這樣創新的井下工具，其應用將會對下一代鉆井技術的發展起到關鍵作用。通過突破傳統泥漿馬達BHA的鉆井極限并拓展其功能，石油公司或運營商能實現更高效率、更低成本的定向鉆井施工，并為復雜井的設計開辟了新機遇。