概(gai)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(xiang)鉆井技術(shu)

導向鉆(zhan)井(jing)技術是鉆(zhan)井(jing)工程領域(yu)的(de)高新技術，代表(biao)著世界最先進的(de)鉆(zhan)井(jing)發展(zhan)方向。目前，在世界范(fan)圍內水平井(jing)、大位移井(jing)，分支井(jing)等高難(nan)度(du)的(de)復雜井(jing)蓬勃發展(zhan)，并(bing)得(de)到大規(gui)模應(ying)用(yong)，傳統的(de)鉆(zhan)井(jing)技術難(nan)以適應(ying)這些高難(nan)度(du)井(jing)的(de)作業需要，必(bi)須依靠(kao)先進的(de)導向技術才能(neng)保(bao)證(zheng)井(jing)眼軌(gui)跡的(de)準確無誤。

鉆井泥漿(jiang)泵導向方式

導向方式主要有兩種：

1）幾何(he)導向：

由井(jing)下隨鉆測(ce)量(liang)工(gong)具（MWD/LWD）測(ce)量(liang)幾何參數，井(jing)斜、方位和工(gong)具面(mian)的數值傳給(gei)控制(zhi)系統，由控制(zhi)系統及時糾正和控制(zhi)井(jing)眼軌跡(ji)。

2）地質導(dao)向(xiang)：

地質(zhi)導(dao)向(xiang)(xiang)是(shi)在擁有(you)幾何導(dao)向(xiang)(xiang)能力的(de)同(tong)時又(you)能根據隨鉆(zhan)測井(jing)（LWD）得(de)出的(de)地質(zhi)參數（地層(ceng)巖性(xing)、地層(ceng)層(ceng)面、油層(ceng)特(te)點等(deng)），實時控制井(jing)眼軌(gui)跡，使鉆(zhan)頭沿著地層(ceng)的(de)最優位置鉆(zhan)進。這樣可(ke)在預先不掌握(wo)地層(ceng)特(te)性(xing)的(de)情(qing)況下(xia)實現最優控制。

地(di)(di)質導(dao)向可利用近鉆(zhan)頭(tou)(tou)處實時采集(ji)的(de)地(di)(di)質地(di)(di)層(ceng)參數(shu)，超前(qian)預測和(he)識別油氣(qi)(qi)層(ceng)，并(bing)根據需要調整井眼軌(gui)(gui)跡(ji)，引(yin)導(dao)鉆(zhan)頭(tou)(tou)準確鉆(zhan)達油氣(qi)(qi)富集(ji)區域。 地(di)(di)質導(dao)向的(de)技術關鍵(jian)是(shi)近鉆(zhan)頭(tou)(tou)處地(di)(di)層(ceng)參數(shu)、井眼軌(gui)(gui)跡(ji)參數(shu)和(he)鉆(zhan)頭(tou)(tou)工作參數(shu)的(de)實時測量。

導向工具

導(dao)向(xiang)鉆(zhan)井的實現主要靠導(dao)向(xiang)工具，導(dao)向(xiang)工具分兩(liang)大類：

1）滑(hua)動式導向(xiang)工具

滑動(dong)式導(dao)向(xiang)工具的特征是導(dao)向(xiang)作業(ye)時鉆柱(zhu)不旋轉 ，鉆柱(zhu)隨(sui)鉆頭(tou)向(xiang)前推進，沿(yan)井(jing)(jing)壁(bi)滑動(dong)。 滑動(dong)式導(dao)向(xiang)存在許多缺點：鉆柱(zhu)的扭矩、摩(mo)阻大；井(jing)(jing)眼清(qing)洗(xi)不徹底；械鉆速慢等等，但目前仍占主導(dao)地位。

定向鉆(zhan)井(jing)大多使用(yong)井(jing)下動(dong)(dong)力(li)鉆(zhan)具，主(zhu)要的滑(hua)動(dong)(dong)式導(dao)向工(gong)(gong)具有：彎外殼馬達、可調彎接(jie)頭(tou)、可變徑穩定器(qi)等(deng)。滑(hua)動(dong)(dong)式導(dao)向工(gong)(gong)具組合方式：鉆(zhan)柱+MWD/LWD+動(dong)(dong)力(li)鉆(zhan)具+鉆(zhan)頭(tou)。

2）旋(xuan)轉式導向系統 （RSS）

旋轉(zhuan)式(shi)導向工(gong)具直(zhi)接引導鉆頭沿期望的(de)軌跡鉆進，從而避免鉆柱躺(tang)在井壁上滑(hua)(hua)動，使井眼得到很好的(de)清洗，同時(shi)允許根據地(di)層(ceng)選擇合適(shi)的(de)鉆頭。這樣(yang)可(ke)顯著地(di)減輕或(huo)消除滑(hua)(hua)動式(shi)導向工(gong)具的(de)不足。

目(mu)前旋轉(zhuan)式導向工(gong)具主要(yao)有：VDS自(zi)動垂直(zhi)直(zhi)井(jing)(jing)(jing)鉆(zhan)(zhan)井(jing)(jing)(jing)泥漿泵系統(tong)、SDD自(zi)動直(zhi)井(jing)(jing)(jing)鉆(zhan)(zhan)井(jing)(jing)(jing)系統(tong)、ADD自(zi)動定向鉆(zhan)(zhan)井(jing)(jing)(jing)系統(tong)、RSD旋轉(zhuan)導向鉆(zhan)(zhan)井(jing)(jing)(jing)系統(tong)，RCLS旋轉(zhuan)閉環鉆(zhan)(zhan)井(jing)(jing)(jing)系統(tong)等。

旋轉導向鉆井特(te)點

1）在鉆柱旋(xuan)轉的情況(kuang)下，具有導向能力；

2）可(ke)以與井(jing)下馬達一起使用；

3）配(pei)有全系列(lie)標準(zhun)的(de)地(di)層參數及鉆井泥(ni)漿(jiang)泵參數檢測儀器；

4）配有地面(mian)&井下雙向通訊系統，可根據井下傳來的數據，在(zai)不起鉆的情況下從(cong)地面(mian)發出指令改(gai)變井眼軌(gui)跡；

5）工(gong)具設計制造模(mo)塊化、集(ji)成化；

6）可(ke)以(yi)(yi)在150℃以(yi)(yi)上的(de)高溫(wen)井中使用；

7）不需(xu)要特殊(shu)的鉆(zhan)井參數，就(jiu)可以保證最優的鉆(zhan)井過程；

8）導向自動(dong)控制，以保(bao)證準確光滑的(de)井眼軌跡。

旋轉導向主(zhu)要技術參數

1）測量井(jing)深：指井口至測點間的(de)井眼實際長度。  

2）垂直井深：通過井(jing)(jing)眼軌跡上某點的水(shui)平面到井(jing)(jing)口的距離。

3）造(zao)斜點：從垂直(zhi)井(jing)段開始傾(qing)斜的起點。  

4）井(jing)斜角：測點處(chu)的(de)井(jing)眼方向(xiang)線與(yu)重力線之(zhi)間的(de)夾(jia)角(jiao)。  

5）方位角：以正(zheng)北方(fang)(fang)向線(xian)為始(shi)邊(bian)，順時針旋(xuan)轉(zhuan)至方(fang)(fang)位線(xian)所轉(zhuan)過的角度(du)，該方(fang)(fang)向線(xian)是(shi)指在水平面上，方(fang)(fang)位角可在0—360°之間(jian)變化。

6）井斜變化率(lv)： 井(jing)斜變(bian)化率(lv)是指(zhi)單位長度(du)(du)內的井(jing)斜角度(du)(du)變(bian)化情(qing)況。以度(du)(du)／100米來表(biao)示也可使用(yong)度(du)(du)／30米或度(du)(du)等）。 

7）方位變化(hua)率(lv)：方位(wei)變化(hua)(hua)率是(shi)指單位(wei)長(chang)度(du)(du)內(nei)的(de)方位(wei)角變化(hua)(hua)情況，以度(du)(du)／100米(mi)來表示(shi)（也可(ke)使用度(du)(du)／30米(mi)等(deng)）。  

8）狗腿嚴重度：狗腿嚴重是(shi)用來測量井眼彎曲程度(du)或變化快慢(man)的(de)(de)參數(shu)（以(yi)度(du)／30米表示），狗腿嚴重度(du) 既包括了(le)井斜(xie)角的(de)(de)變化也包括了(le)方位角的(de)(de)變化，是(shi)鉆(zhan)進過程當中需(xu)要重點關注的(de)(de)數(shu)據

9）GR-自然伽馬

GR是測量(liang)(liang)地(di)層里面(mian)的放(fang)射性含(han)量(liang)(liang)，巖石里粘土含(han)放(fang)射性物質(zhi)最多(duo)。通(tong)常，泥巖GR高(gao)，砂巖GR低。

10）CAL-井徑

井(jing)徑(jing)就(jiu)是測(ce)(ce)量(liang)(liang)井(jing)眼尺(chi)寸(cun)的(de)大小(xiao)。比如(ru)用八寸(cun)半的(de)鉆(zhan)頭鉆(zhan)的(de)井(jing)眼，測(ce)(ce)量(liang)(liang)的(de)井(jing)徑(jing)或為八寸(cun)半，或大于八寸(cun)半（稱(cheng)擴徑(jing)），或小(xiao)于八寸(cun)半（稱(cheng)縮徑(jing)）。測(ce)(ce)量(liang)(liang)的(de)井(jing)徑(jing)是對所鉆(zhan)井(jing)泥漿泵眼尺(chi)寸(cun)大小(xiao)的(de)直(zhi)觀認識(shi)。

11）AC-聲波

人(ren)們常說的聲(sheng)波即是聲(sheng)波時(shi)(shi)差，單位為(wei)毫秒每英(ying)尺，聲(sheng)波時(shi)(shi)差小，也就是聲(sheng)波在地(di)層傳播(bo)的時(shi)(shi)間少，說明地(di)層比較(jiao)致密和堅硬。反之地(di)層比較(jiao)疏松(song)。

12）CN-中(zhong)子

用放射源向地層發射高能(neng)粒子轟(hong)擊地層的原子來測(ce)量中(zhong)子，我(wo)們也叫中(zhong)子孔隙(xi)度，也叫總孔隙(xi)度，測(ce)量的是流體(ti)體(ti)積占整(zheng)個巖(yan)石(shi)的百分比(bi)。

13）電(dian)阻率 resistivity

電阻率分(fen)為微(wei)側(ce)(ce)向(xiang)和雙側(ce)(ce)向(xiang)（包括淺側(ce)(ce)向(xiang)和深(shen)(shen)側(ce)(ce)向(xiang)），它們(men)的(de)區別(bie)就在于探測(ce)深(shen)(shen)度不(bu)一樣，深(shen)(shen)側(ce)(ce)向(xiang)探測(ce)深(shen)(shen)度最大(da)，淺側(ce)(ce)向(xiang)次之，微(wei)側(ce)(ce)向(xiang)最小。由于泥(ni)漿對(dui)地(di)層的(de)侵入不(bu)同，井眼為圓心在不(bu)同的(de)半徑范圍(wei)內(nei)，地(di)層有完全(quan)被泥(ni)漿侵入、部分(fen)被泥(ni)漿侵入、未被泥(ni)漿侵入，這分(fen)別(bie)對(dui)應微(wei)側(ce)(ce)向(xiang)、淺側(ce)(ce)向(xiang)、深(shen)(shen)側(ce)(ce)向(xiang)探測(ce)的(de)地(di)層。