概述

鉆井技術(shù)發(fā)展的最高階段是自動(dòng)化鉆井。所謂自動(dòng)化鉆井就是：鉆井全部過(guò)程依靠傳感器測量各種參數，并采用計算機采集，進(jìn)行綜合解釋與處理，然后再發(fā)出指令，最后由各相關(guān)設備自動(dòng)執行，使整個(gè)鉆井過(guò)程變成一個(gè)無(wú)人操作的自動(dòng)控制過(guò)程。在鉆井泥漿泵自動(dòng)控制過(guò)程當中，井下隨鉆測量和井下自動(dòng)控制是關(guān)鍵環(huán)節，同時(shí)也是關(guān)鍵技術(shù)，二者結合起來(lái)實(shí)際上是井眼軌跡自動(dòng)控制技術(shù)—導向鉆井技術(shù)。

導向鉆井技術(shù)

導向鉆井技術(shù)是鉆井工程領(lǐng)域的高新技術(shù)，代表著(zhù)世界最先進(jìn)的鉆井發(fā)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(fā)展，并得到大規模應用，傳統的鉆井技術(shù)難以適應這些高難度井的作業(yè)需要，必須依靠先進(jìn)的導向技術(shù)才能保證井眼軌跡的準確無(wú)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(shí)糾正和控制井眼軌跡。

2）地質(zhì)導向：

地質(zhì)導向是在擁有幾何導向能力的同時(shí)又能根據隨鉆測井（LWD）得出的地質(zhì)參數（地層巖性、地層層面、油層特點(diǎn)等），實(shí)時(shí)控制井眼軌跡，使鉆頭沿著(zhù)地層的最優(yōu)位置鉆進(jìn)。這樣可在預先不掌握地層特性的情況下實(shí)現最優(yōu)控制。

地質(zhì)導向可利用近鉆頭處實(shí)時(shí)采集的地質(zhì)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(zhì)導向的技術(shù)關(guān)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(shí)時(shí)測量。

導向工具

導向鉆井的實(shí)現主要靠導向工具，導向工具分兩大類(lèi)：

1）滑動(dòng)式導向工具

滑動(dòng)式導向工具的特征是導向作業(yè)時(shí)鉆柱不旋轉 ，鉆柱隨鉆頭向前推進(jìn)，沿井壁滑動(dòng)。 滑動(dòng)式導向存在許多缺點(diǎn)：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(dòng)力鉆具，主要的滑動(dòng)式導向工具有：彎外殼馬達、可調彎接頭、可變徑穩定器等?；瑒?dòng)式導向工具組合方式：鉆柱+MWD/LWD+動(dòng)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(jìn)，從而避免鉆柱躺在井壁上滑動(dòng)，使井眼得到很好的清洗，同時(shí)允許根據地層選擇合適的鉆頭。這樣可顯著(zhù)地減輕或消除滑動(dòng)式導向工具的不足。

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

旋轉導向鉆井特點(diǎn)

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(lái)的數據，在不起鉆的情況下從地面發(fā)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(yōu)的鉆井過(guò)程；

8）導向自動(dòng)控制，以保證準確光滑的井眼軌跡。

旋轉導向主要技術(shù)參數

1）測量井深：指井口至測點(diǎn)間的井眼實(shí)際長(cháng)度。  

2）垂直井深：通過(guò)井眼軌跡上某點(diǎn)的水平面到井口的距離。

3）造斜點(diǎn)：從垂直井段開(kāi)始傾斜的起點(diǎn)。  

4）井斜角：測點(diǎn)處的井眼方向線(xiàn)與重力線(xiàn)之間的夾角。  

5）方位角：以正北方向線(xiàn)為始邊，順時(shí)針旋轉至方位線(xiàn)所轉過(guò)的角度，該方向線(xiàn)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(cháng)度內的井斜角度變化情況。以度／100米來(lái)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(cháng)度內的方位角變化情況，以度／100米來(lái)表示（也可使用度／30米等）。  

8）狗腿嚴重度：狗腿嚴重是用來(lái)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(jìn)過(guò)程當中需要重點(diǎn)關(guān)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(zhì)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(chēng)擴徑），或小于八寸半（稱(chēng)縮徑）。測量的井徑是對所鉆井泥漿泵眼尺寸大小的直觀(guān)認識。

11）AC-聲波

人們常說(shuō)的聲波即是聲波時(shí)差，單位為毫秒每英尺，聲波時(shí)差小，也就是聲波在地層傳播的時(shí)間少，說(shuō)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(fā)射高能粒子轟擊地層的原子來(lái)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(gè)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。