概述

鉆井技術發展的最高階段是自動化鉆井。所謂自動化鉆井就是：鉆井全部過程依靠傳感器測量各種參數，并采用計算機采集，進行綜合解釋與處理，然后再發出指令，最后由各相關設備自動執行，使整個鉆井過程變成一個無人操作的自動控制過程。在鉆井泥漿泵自動控制過程當中，井下隨鉆測量和井下自動控制是關鍵環節，同時也是關鍵技術，二者結合起來實際上是井眼軌跡自動控制技術—導向鉆井技術。

導向鉆井技術

導(dao)(dao)向鉆井技(ji)術是鉆井工(gong)程(cheng)領域(yu)的(de)(de)高(gao)(gao)新技(ji)術，代表著(zhu)世界最(zui)先進的(de)(de)鉆井發(fa)展方向。目(mu)前，在(zai)世界范圍內水(shui)平井、大位(wei)移(yi)井，分(fen)支井等高(gao)(gao)難(nan)度的(de)(de)復(fu)雜(za)井蓬勃(bo)發(fa)展，并(bing)得到大規模應(ying)用，傳(chuan)統的(de)(de)鉆井技(ji)術難(nan)以適應(ying)這些高(gao)(gao)難(nan)度井的(de)(de)作業需要，必須依靠先進的(de)(de)導(dao)(dao)向技(ji)術才能(neng)保證井眼軌(gui)跡的(de)(de)準確無誤。

鉆井泥漿泵導向方式(shi)

導向方式主要有兩種：

1）幾何導向(xiang)：

由井(jing)下隨鉆測(ce)量工具（MWD/LWD）測(ce)量幾何參數，井(jing)斜、方位和工具面(mian)的數值傳給控制(zhi)系統，由控制(zhi)系統及(ji)時糾正和控制(zhi)井(jing)眼軌(gui)跡。

2）地質導向：

地(di)(di)質導向是在擁(yong)有(you)幾何導向能力的同(tong)時又能根據隨鉆(zhan)(zhan)測井（LWD）得出(chu)的地(di)(di)質參數（地(di)(di)層(ceng)(ceng)巖性、地(di)(di)層(ceng)(ceng)層(ceng)(ceng)面、油層(ceng)(ceng)特點等），實時控制井眼(yan)軌跡(ji)，使鉆(zhan)(zhan)頭沿著地(di)(di)層(ceng)(ceng)的最(zui)優位置鉆(zhan)(zhan)進。這樣可(ke)在預先不掌(zhang)握地(di)(di)層(ceng)(ceng)特性的情況下實現(xian)最(zui)優控制。

地(di)質(zhi)導向(xiang)可利用近鉆頭處實(shi)時采集的(de)地(di)質(zhi)地(di)層參(can)數(shu)(shu)，超前預測和識別(bie)油氣層，并根據需要調整井眼(yan)(yan)軌跡(ji)，引導鉆頭準確鉆達油氣富(fu)集區域(yu)。 地(di)質(zhi)導向(xiang)的(de)技術關(guan)鍵是近鉆頭處地(di)層參(can)數(shu)(shu)、井眼(yan)(yan)軌跡(ji)參(can)數(shu)(shu)和鉆頭工作參(can)數(shu)(shu)的(de)實(shi)時測量(liang)。

導向工(gong)具

導向(xiang)鉆井的實現主要靠(kao)導向(xiang)工(gong)具(ju)(ju)，導向(xiang)工(gong)具(ju)(ju)分(fen)兩大類：

1）滑動式導向(xiang)工具

滑(hua)動式導(dao)向(xiang)工具的特征是導(dao)向(xiang)作(zuo)業時鉆(zhan)柱(zhu)不旋轉(zhuan) ，鉆(zhan)柱(zhu)隨(sui)鉆(zhan)頭向(xiang)前(qian)推進，沿井壁滑(hua)動。 滑(hua)動式導(dao)向(xiang)存在許多(duo)缺點：鉆(zhan)柱(zhu)的扭矩、摩阻大；井眼清洗不徹底；械鉆(zhan)速慢等等，但(dan)目前(qian)仍占主導(dao)地位。

定向鉆井(jing)大多使用井(jing)下動(dong)力(li)鉆具(ju)，主要的滑(hua)動(dong)式導向工(gong)具(ju)有(you)：彎(wan)外(wai)殼馬(ma)達(da)、可調彎(wan)接頭(tou)、可變徑穩定器等。滑(hua)動(dong)式導向工(gong)具(ju)組合方式：鉆柱(zhu)+MWD/LWD+動(dong)力(li)鉆具(ju)+鉆頭(tou)。

2）旋轉式導向系統 （RSS）

旋轉式(shi)導向工具直接(jie)引(yin)導鉆頭沿期望的(de)(de)(de)軌跡鉆進，從而避(bi)免鉆柱躺在井壁上滑動(dong)，使(shi)井眼(yan)得到很好的(de)(de)(de)清洗，同(tong)時(shi)允許(xu)根據(ju)地層選擇(ze)合適的(de)(de)(de)鉆頭。這(zhe)樣可顯著地減(jian)輕或消(xiao)除(chu)滑動(dong)式(shi)導向工具的(de)(de)(de)不足。

目前旋(xuan)轉(zhuan)式(shi)導向(xiang)(xiang)工(gong)具主要有(you)：VDS自動垂(chui)直直井(jing)鉆(zhan)井(jing)泥(ni)漿泵系(xi)(xi)統(tong)、SDD自動直井(jing)鉆(zhan)井(jing)系(xi)(xi)統(tong)、ADD自動定向(xiang)(xiang)鉆(zhan)井(jing)系(xi)(xi)統(tong)、RSD旋(xuan)轉(zhuan)導向(xiang)(xiang)鉆(zhan)井(jing)系(xi)(xi)統(tong)，RCLS旋(xuan)轉(zhuan)閉環鉆(zhan)井(jing)系(xi)(xi)統(tong)等(deng)。

旋轉(zhuan)導(dao)向鉆井特點

1）在鉆(zhan)柱旋轉(zhuan)的情況(kuang)下，具有導向能(neng)力；

2）可(ke)以與井下馬達一起使用；

3）配有全系列標準(zhun)的地層(ceng)參數及鉆井泥漿泵參數檢測儀器；

4）配有(you)地面(mian)&井(jing)(jing)下(xia)雙向(xiang)通訊系統，可(ke)根據(ju)井(jing)(jing)下(xia)傳(chuan)來的數據(ju)，在不起鉆(zhan)的情況下(xia)從地面(mian)發出指令(ling)改(gai)變井(jing)(jing)眼軌跡；

5）工具設計制造(zao)模塊化、集成化；

6）可以在150℃以上的高溫井中使用；

7）不需要特殊(shu)的鉆井參數，就可以保證最優的鉆井過(guo)程；

8）導向自動控制，以(yi)保證(zheng)準(zhun)確光滑的井眼(yan)軌跡。

旋轉導向(xiang)主要技(ji)術(shu)參數

1）測量井深：指井口至測(ce)點間(jian)的井眼(yan)實(shi)際長度。  

2）垂直井深：通過井眼軌跡上(shang)某點(dian)的(de)水平(ping)面到井口的(de)距離。

3）造斜點：從垂直(zhi)井段開始傾斜(xie)的(de)起點。  

4）井(jing)斜角：測點處(chu)的井眼(yan)方(fang)向(xiang)線與重力線之間的夾角。  

5）方位(wei)角：以正北方(fang)(fang)(fang)向(xiang)線(xian)為始邊(bian)，順時針旋轉至方(fang)(fang)(fang)位線(xian)所轉過(guo)的角(jiao)度，該方(fang)(fang)(fang)向(xiang)線(xian)是指在水(shui)平面上，方(fang)(fang)(fang)位角(jiao)可在0—360°之(zhi)間變化。

6）井斜變化率： 井斜變化率是(shi)指單位長度(du)內(nei)的井斜角(jiao)度(du)變化情況。以(yi)度(du)／100米來表(biao)示也可使(shi)用度(du)／30米或度(du)等）。 

7）方位(wei)變化(hua)率：方位變(bian)化(hua)率是指單位長(chang)度(du)內的方位角變(bian)化(hua)情況，以度(du)／100米來表示（也可使用度(du)／30米等）。  

8）狗腿嚴重度：狗(gou)腿嚴重(zhong)是用(yong)來(lai)測量井(jing)眼彎曲程(cheng)度(du)或變(bian)化快慢的(de)參數（以度(du)／30米表示），狗(gou)腿嚴重(zhong)度(du) 既包括(kuo)了井(jing)斜角的(de)變(bian)化也包括(kuo)了方位角的(de)變(bian)化，是鉆進(jin)過程(cheng)當中需(xu)要重(zhong)點關注的(de)數據

9）GR-自然伽馬(ma)

GR是測量(liang)地(di)層里面(mian)的放(fang)(fang)射(she)性(xing)(xing)含量(liang)，巖石里粘(zhan)土含放(fang)(fang)射(she)性(xing)(xing)物質最(zui)多。通(tong)常，泥巖GR高，砂巖GR低。

10）CAL-井徑

井(jing)徑(jing)就(jiu)是測量井(jing)眼尺寸(cun)的(de)大小。比如(ru)用八(ba)寸(cun)半(ban)的(de)鉆頭(tou)鉆的(de)井(jing)眼，測量的(de)井(jing)徑(jing)或(huo)(huo)為八(ba)寸(cun)半(ban)，或(huo)(huo)大于(yu)八(ba)寸(cun)半(ban)（稱(cheng)擴徑(jing)），或(huo)(huo)小于(yu)八(ba)寸(cun)半(ban)（稱(cheng)縮徑(jing)）。測量的(de)井(jing)徑(jing)是對(dui)所鉆井(jing)泥漿泵眼尺寸(cun)大小的(de)直觀認識。

11）AC-聲(sheng)波

人們常說(shuo)的(de)聲波(bo)(bo)即是聲波(bo)(bo)時(shi)差(cha)，單位(wei)為毫(hao)秒(miao)每英尺，聲波(bo)(bo)時(shi)差(cha)小(xiao)，也就是聲波(bo)(bo)在(zai)地層傳播的(de)時(shi)間(jian)少，說(shuo)明地層比較(jiao)致密和堅(jian)硬。反之地層比較(jiao)疏松。

12）CN-中子

用(yong)放射源向地(di)層(ceng)發射高能粒子(zi)轟擊(ji)地(di)層(ceng)的原子(zi)來測量中(zhong)子(zi)，我們也叫(jiao)中(zhong)子(zi)孔隙度，也叫(jiao)總孔隙度，測量的是流體體積占(zhan)整個巖石的百分比。

13）電阻率 resistivity

電(dian)阻率分(fen)為(wei)微(wei)(wei)側(ce)向(xiang)(xiang)(xiang)和雙側(ce)向(xiang)(xiang)(xiang)（包括淺側(ce)向(xiang)(xiang)(xiang)和深(shen)側(ce)向(xiang)(xiang)(xiang)），它們(men)的(de)(de)區(qu)別就在于探測深(shen)度(du)不(bu)一(yi)樣，深(shen)側(ce)向(xiang)(xiang)(xiang)探測深(shen)度(du)最(zui)大，淺側(ce)向(xiang)(xiang)(xiang)次(ci)之，微(wei)(wei)側(ce)向(xiang)(xiang)(xiang)最(zui)小。由于泥漿對地(di)層的(de)(de)侵入不(bu)同，井眼為(wei)圓心在不(bu)同的(de)(de)半(ban)徑范圍內，地(di)層有完全被(bei)(bei)(bei)泥漿侵入、部分(fen)被(bei)(bei)(bei)泥漿侵入、未被(bei)(bei)(bei)泥漿侵入，這分(fen)別對應(ying)微(wei)(wei)側(ce)向(xiang)(xiang)(xiang)、淺側(ce)向(xiang)(xiang)(xiang)、深(shen)側(ce)向(xiang)(xiang)(xiang)探測的(de)(de)地(di)層。