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

導向鉆井技術是鉆井工程領域的高新技術，代表著世界最先進的鉆井發展方向。目前，在世界范圍內水平井、大位移井，分支井等高難度的復雜井蓬勃發展，并得到大規模應用，傳統的鉆井技術難以適應這些高難度井的作業需要，必須依靠先進的導向技術才能保證井眼軌跡的準確無誤。

鉆井泥漿泵導向方式

導向方式主要有兩種：

1）幾何導向：

由井下隨鉆測量工具（MWD/LWD）測量幾何參數，井斜、方位和工具面的數值傳給控制系統，由控制系統及時糾正和控制井眼軌跡。

2）地質導向：

地質導向是在擁有幾何導向能力的同時又能根據隨鉆測井（LWD）得出的地質參數（地層巖性、地層層面、油層特點等），實時控制井眼軌跡，使鉆頭沿著地層的最優位置鉆進。這樣可在預先不掌握地層特性的情況下實現最優控制。

地質導向可利用近鉆頭處實時采集的地質地層參數，超前預測和識別油氣層，并根據需要調整井眼軌跡，引導鉆頭準確鉆達油氣富集區域。 地質導向的技術關鍵是近鉆頭處地層參數、井眼軌跡參數和鉆頭工作參數的實時測量。

導向工具

導向鉆井的實現主要靠導向工具，導向工具分兩大類：

1）滑動式導向工具

滑動式導向工具的特征是導向作業時鉆柱不旋轉 ，鉆柱隨鉆頭向前推進，沿井壁滑動。 滑動式導向存在許多缺點：鉆柱的扭矩、摩阻大；井眼清洗不徹底；械鉆速慢等等，但目前仍占主導地位。

定向鉆井大多使用井下動力鉆具，主要的滑動式導向工具有：彎外殼馬達、可調彎接頭、可變徑穩定器等。滑動式導向工具組合方式：鉆柱+MWD/LWD+動力鉆具+鉆頭。

2）旋轉式導向系統 （RSS）

旋轉式導向工具直接引導鉆頭沿期望的軌跡鉆進，從而避免鉆柱躺在井壁上滑動，使井眼得到很好的清洗，同時允許根據地層選擇合適的鉆頭。這樣可顯著地減輕或消除滑動式導向工具的不足。

目前旋轉式導向工具主要有：VDS自動垂直直井鉆井泥漿泵系統、SDD自動直井鉆井系統、ADD自動定向鉆井系統、RSD旋轉導向鉆井系統，RCLS旋轉閉環鉆井系統等。

旋轉導向鉆井特點

1）在鉆柱旋轉的情況下，具有導向能力；

2）可以與井下馬達一起使用；

3）配有全系列標準的地層參數及鉆井泥漿泵參數檢測儀器；

4）配有地面&井下雙向通訊系統，可根據井下傳來的數據，在不起鉆的情況下從地面發出指令改變井眼軌跡；

5）工具設計制造模塊化、集成化；

6）可以在150℃以上的高溫井中使用；

7）不需要特殊的鉆井參數，就可以保證最優的鉆井過程；

8）導向自動控制，以保證準確光滑的井眼軌跡。

旋轉導向主要技術參數

1）測量井深：指井口至測點間的井眼實際長度。  

2）垂直井深：通過井眼軌跡上某點的水平面到井口的距離。

3）造斜點：從垂直井段開始傾斜的起點。  

4）井斜角：測點處的井眼方向線與重力線之間的夾角。  

5）方位角：以正北方向線為始邊，順時針旋轉至方位線所轉過的角度，該方向線是指在水平面上，方位角可在0—360°之間變化。

6）井斜變化率： 井斜變化率是指單位長度內的井斜角度變化情況。以度／100米來表示也可使用度／30米或度等）。 

7）方位變化率：方位變化率是指單位長度內的方位角變化情況，以度／100米來表示（也可使用度／30米等）。  

8）狗腿嚴重度：狗腿嚴重是用來測量井眼彎曲程度或變化快慢的參數（以度／30米表示），狗腿嚴重度 既包括了井斜角的變化也包括了方位角的變化，是鉆進過程當中需要重點關注的數據

9）GR-自然伽馬

GR是測量地層里面的放射性含量，巖石里粘土含放射性物質最多。通常，泥巖GR高，砂巖GR低。

10）CAL-井徑

井徑就是測量井眼尺寸的大小。比如用八寸半的鉆頭鉆的井眼，測量的井徑或為八寸半，或大于八寸半（稱擴徑），或小于八寸半（稱縮徑）。測量的井徑是對所鉆井泥漿泵眼尺寸大小的直觀認識。

11）AC-聲波

人們常說的聲波即是聲波時差，單位為毫秒每英尺，聲波時差小，也就是聲波在地層傳播的時間少，說明地層比較致密和堅硬。反之地層比較疏松。

12）CN-中子

用放射源向地層發射高能粒子轟擊地層的原子來測量中子，我們也叫中子孔隙度，也叫總孔隙度，測量的是流體體積占整個巖石的百分比。

13）電阻率 resistivity

電阻率分為微側向和雙側向（包括淺側向和深側向），它們的區別就在于探測深度不一樣，深側向探測深度最大，淺側向次之，微側向最小。由于泥漿對地層的侵入不同，井眼為圓心在不同的半徑范圍內，地層有完全被泥漿侵入、部分被泥漿侵入、未被泥漿侵入，這分別對應微側向、淺側向、深側向探測的地層。