旋轉導向鉆井技術是 20世 紀 90 年 逐 步 發 展起來的新一代智能鉆井系統，通過整個鉆具管柱的全旋轉模式，高效控制井眼軌跡，避免傳統井下動力鉆具滑動定向帶來的粘卡、效率低等問題，有效提高了鉆井效率和井眼軌跡質量。隨鉆測井工具的配套加入，進一步實現鉆進過程中的儲層認識，通過實時測井資料與油藏決策人員的互動，將鉆井的界面從傳統的單一厚層水平井，逐漸擴展到薄儲層、超薄儲層的開發，有效實現底水油藏、邊水油藏的開發。開發井型也從簡單二維井發展到超深井、高難度定向井、水平井、大位移井、水平分支井。旋轉導向和隨鉆測井工具的使用讓鉆井行業實現了時代的跨越，井下事故與鉆井成本隨之降低。
 
國外旋轉導向帶來的效益
 
        20 世紀 90 年代中期，在跟蹤調研國外先進技術的基礎上，國內少數研究機構開始進行這一方面的研究工作，但與國外水平相比存在相當大的差距，更沒有形成應用于現場的能力，根本無法滿足越來越嚴峻的油藏開發形勢和越來越苛刻的油藏開發地質條件的要求。2000 年， 斯 倫 貝 謝 的PowerDrive SRD 系統引入中國，在設計井深 8,800m、水平位移超過7500m 的南海西江油田 XJ24—3—A18 井 6,871~8,610m 井 段 中 成功應用，大大提高了井身質量，避免了 6,871m 以上井段用滑動鉆井方式多次出現的斷馬達事故，提高了鉆井效率和效益。盡管該工具的日租金高達數萬美元，但總體上仍節約了500萬美元的鉆井作業費用，而油田開發和后續完井、采油作業帶來的間接經濟效益更遠遠超過了直接經濟效益。為打破國外技術壟斷，降低鉆井作業費用，國內學者也對該技術進行了攻關研究。在“十五”期間，中海石油研究中心聯合西安石油學院、中油集團勘探開發研究院、西南石油學院、中海油田服務有限公司、中海油天津分公司等單位，承擔了國家 “863 計劃” 研究項目和 “可控三維軌跡（閉環）鉆井技術”的課題，研發了國內第一套具有自主知識產權的旋轉導向鉆井系統，并進行了陸地和海上現場試驗，取得初步效果。2014 年 11 月 18 日，中海油服公司自主研發的旋轉導向鉆井和隨鉆測井系統首次聯合完成海上作業。
 
國產旋轉導向與隨鉆測井系統
 
        2015 年國際原油價格一路走低，為應對這種形勢，渤海油田提出“降本、增效”主題思路。國產旋轉導向及隨鉆測井系統在調整井的應用技術便是在鉆完井的主要降本措施。渤海所用國產旋轉導向和隨鉆測井系統是中海油服公司自主研 發 Welleader 和 Drilog 系 統。Welleader 是以渦輪發電機供電，采用推靠式工作原理，可實現精度近鉆頭井斜連續測量，通過地面程控分流指令下傳，狗腿度控制能力為 6°/30m。Drilog 隨鉆測井儀器是具備定向測量，可測量電阻率 /自然伽馬的隨鉆測井系統。Drilog 和 Welleader 系統構架由嵌入式地面系統、 地面系統軟件、地面儀器工作間、MWD 子系統、井下儀器控制器短節、電阻率伽瑪測井儀、渦輪發電機、有線柔性短節、導向力控制單元等部件組成。Welleader 為推靠式導向系統，有三個獨立推靠翼肋，產生合成導向力矢量。 通過井下渦輪發電機供電，非接觸滑環傳輸，并由電機 - 液壓泵 - 缸壓閉環驅動控制。Drilog 內部的 MWD 系統有液壓推動式脈沖器和控制器。脈沖器通過蘑菇頭和限流環配合，產生泥漿脈沖，實現LWD 數據接收、編碼和脈沖器驅動等功能；其定向測量的定向探管通過 3 軸磁通門 +3 軸加速度計測量，解算獲得井斜、方位、工具面；隨鉆測伽馬及電阻率是一體化的雙參數隨鉆測井儀，可進行電磁波電阻率和自然伽馬測量。
 
“國貨”的實地應用與改進
 
        2015 年 8~9 月 Welleader 在渤 海 油 田 1 口 領 眼 井、3 口 水 平井、2 口水平井水平段中應用，總進 尺 3,837m。Welleader 實 地 表現如下：工具平均使用的導向力為30%，達到了設計造斜率 3°/30m的要求。Welleader 造斜過程中造斜率表現穩定，砂巖、泥巖中造斜率表現差異較小。近鉆頭測量數據與 MWD 靜止測量數據一致性高，能準確的反應實時造斜率的情況。該系統采用旁通機構的指令發送方式， 工作期間受外界環境干擾較小，易于操作。現場作業過程中，指令下傳達到 100% 成功。隨 鉆 測 井 工 具 Drilog 表 現 如下：單次測斜持續 3.5 分鐘，期間測斜靜止等待期間為 1.5 分鐘。受傳輸速率影響，單次測斜停留時間為 4.5 分鐘，期間測斜結果成功率較高，MWD 測斜數據與 SLB 測斜數據對接無差別。內存上交數據質量好， 曲線對不同巖性的響應準確，與斯倫貝謝測井曲線對比一致性高。實時數據同樣受傳輸速率影響，數據點相對較少，在實鉆過程中需控制機械鉆速小于 70m/h。在實際應用 Drilog 和 Welleader系統過程中發一些問題，有待改良完善。井下工具的指令接收問題，實 際 作 業 中 Welleader 指 令 發 送成功率高，但是在目前傳輸速率下每次發送指令到數據回傳確認時間間隔過長，達到 5.0 分鐘以上，期間 MWD 停止工作，實時數據傳輸中斷。此外，進行低泵沖試驗后，回傳數據顯示工具指令為工具關閉狀態，需要重新發送作業指令；內置電池時長問題，目前該系統測井方 面 數 據 存 儲 仍 是 鋰 電 池 供 電，Drilog 工具耗電量過大，全新的DBC 電 池 組（52A-H) 在 井 下 大約可工作 150.0 小時；地面下載測井數據時間較長，斯倫貝謝測井工具井下 24.0 小時左右的測井內存數據，在工具起出井口后需要下載0.75 小時 ~1.0 小時左右，而國產Drilog 相當內存量數據下載用時約3.5 小時。國產旋轉導向和隨鉆測井系統在渤海深層側鉆調整井的應用，提出了低油價行情下的降本新舉措，在實現全旋轉鉆進的同時，降低定向井工具費用，具有較大的應用前景。目前國產旋轉導向和隨鉆測井系統仍處于初步應用階段，雖然總體完成作業任務，但尚有通訊以及配套設備等需要改進，持續改進所產生的提效空間仍然充足。