地质导向技术，是当今世界石油勘探开发领域最核心、最关键的技术，特别是对于海上油气田开发的技术经济价值最大。目前国际一流石油技术服务公司一直在地质导向技术方面遥遥领先，而我国一直处于远距离模仿和技术跟踪。

地质导向技术的作用是实现钻井的同时，采集到第一手的地下地质和工程数据，根据这些实时采集的数据进行现场分析解释，完成实时地质导向决策和井身轨迹控制，保证井眼轨迹最大限度地在油气层（目的层）中钻进，以最少时间实现最大限度提高单井产量和油气藏的勘探开发水平。

由一幅三维井眼轨迹图谈起

图1所示为2009年，美国西方石油公司 (Oxy)THUMS项目的卫星照片。由于地质导向技术突飞猛进的发展，照片中约2000口井（包括侧钻井）分布在4个人工岛和2个码头上而。每天人们驱车经过时，并没有注意到地表下有这么多且复杂的定向井分布结构。作为世界上井眼最拥挤的油田之一，THUMS项目体现了地质导向技术的发展成果。

地质导向技术是在几何导向技术的基础上，将电缆测井技术和井下闭环自动钻井控制系统集成逐渐发展而来的。自1941年，前苏联石油工程师Grigoryan钻出世界第一口定向井之后，定向井以其极大地提高油气层暴露面积、提高产量、避开钻井危险区、减少钻机搬迁，大幅降低海上油田开发费用等优越性，而被发展成为当今海上、陆上钻井的核心主力技术。

但是由于随钻测井技术发展滞后、定向钻井控制装备仅限于马达等低端技术，使得定向井技术的推广受到极大的限制。所以世界三大石油服务公司先后投巨资，甚至重金邀请美国航天空中导航领域的技术精英参与石油地下钻井的地下导航——地质导向技术研究。随着自上世纪70年代末以来，大斜度井和水平井钻井活动的增加，地质导向技术获得了加速度式的发展。目前一个深水钻井平台日耗费约一百万美元。既能节约钻井时间，又能保证“中靶”的核心技术就是地质导向技术，因此，目前地质导向技术已成为海上油气田开发必不可少的主力钻井和实时地层评价手段，占据着海上油气田开发的极为重要的位置。

世界先进地质导向技术的井下体系

目前世界上最先进的地质导向技术装备体系，其井下部分的基本构成要件如图2。

第一部分为地球物理参数相关测量部分，该部分相当于井下的地质和工程参数监视器。包括电磁波传播型电阻率测量和电极型电阻率测量模块（含方位电阻率和电阻率成像）、地层自然放射性测量的自然伽玛模块（含方位伽玛和自然伽玛成像）、地层密度测量和孔隙度测量模块（含方位密度、中子测量及成像）、井下几何参数测量模块（井斜、方位、工具面角）、井下机械参数测量模块（环空压力、温度、扭矩、钻柱机械振动、震动）、地层压力测试与取样模块、声波测量模块等。

第二部分为井下闭环井眼轨迹控制模块，该部分相当于井下钻井控制器。包括井下PDM动力马达和智能化的可变径扶正器。智能化的可变径扶正器可根据地面指令实时并自动将井身轨迹调整到目标值，自动“中靶”。PDM马达功能是将钻井时的高压高速流动的钻井液动能转化为为帮助钻头钻进的机械动能，加快钻井速度。可变径扶正器主要由井下微型高能发动机、翼肋、智能控制模块和近钻头地球物理测量模块构成。

 第三部分为双向通讯和动力模块，该部分是井下与地面的交流器，同时负责整体井下仪器的各项工作质量检查，向地面报告井下仪器的工作状态，并为所有电子仪器提供电力。其中双向通讯是指负责将井下实时测量到的所有地球物理测量相关参数，和井眼轨迹控制数据编码后通过钻井液压力波传到地面计算机数据采集模块；在需要对井下数据采集模块和井眼轨迹控制模块相关参数进行更改和干预时，双向通讯模块可接受地面指令并传至相应井下测量或控制模块来执行地面系统的指令。动力模块是将钻井液动能通过涡轮发动机将其转化为电能，供所有井下仪器使用。

世界先进地质导向技术体系全貌

根据图3可见地质导向技术体系的大致全貌。整个体系分成地表部分和井下部分。井下部分分为各种井下数据测量模块、井身轨迹控制模块、双向数据通讯模块和井下仪器总线控制模块四大主要部分，地表部分主要有地表数据采集处理模块、数据显示模块、前导地质建模、实时测井解释、井下控制命令生成与编码传输模块六大部分。这些主要模块相互联系构成一个有机地质导向整体，完成井下导航工作。

其中，井下部分主要负责第一手地质和工程数据的采集、采集数据的上传、地面指令的接受、井眼轨迹的自动闭环控制。为了完成这些功能，必须有对整个井下仪器管理的总线结构、有为整个井下仪器工作提供动力的蜗轮发电机。

地面部分主要负责地面有关工程数据的采集、井下数据的解码复原、对采集到的实时地质及工程数据进行处理和解释、发送指令给井下仪器进行井眼轨迹的实时自动控制。

图3中，每一模块均可展开成更细致的体系图，如整个地质导向技术占据灵魂地位的前导模拟技术模块，可简要细分为以下示意图。图3中，其它模块由于篇幅原因，本文不再详细论述。【未完待续】