旋转导向钻井技术是 20世 纪 90 年 逐 步 发 展起来的新一代智能钻井系统，通过整个钻具管柱的全旋转模式，高效控制井眼轨迹，避免传统井下动力钻具滑动定向带来的粘卡、效率低等问题，有效提高了钻井效率和井眼轨迹质量。随钻测井工具的配套加入，进一步实现钻进过程中的储层认识，通过实时测井资料与油藏决策人员的互动，将钻井的界面从传统的单一厚层水平井，逐渐扩展到薄储层、超薄储层的开发，有效实现底水油藏、边水油藏的开发。开发井型也从简单二维井发展到超深井、高难度定向井、水平井、大位移井、水平分支井。旋转导向和随钻测井工具的使用让钻井行业实现了时代的跨越，井下事故与钻井成本随之降低。
 
国外旋转导向带来的效益
 
        20 世纪 90 年代中期，在跟踪调研国外先进技术的基础上，国内少数研究机构开始进行这一方面的研究工作，但与国外水平相比存在相当大的差距，更没有形成应用于现场的能力，根本无法满足越来越严峻的油藏开发形势和越来越苛刻的油藏开发地质条件的要求。2000 年， 斯 伦 贝 谢 的PowerDrive SRD 系统引入中国，在设计井深 8,800m、水平位移超过7500m 的南海西江油田 XJ24—3—A18 井 6,871~8,610m 井 段 中 成功应用，大大提高了井身质量，避免了 6,871m 以上井段用滑动钻井方式多次出现的断马达事故，提高了钻井效率和效益。尽管该工具的日租金高达数万美元，但总体上仍节约了500万美元的钻井作业费用，而油田开发和后续完井、采油作业带来的间接经济效益更远远超过了直接经济效益。为打破国外技术垄断，降低钻井作业费用，国内学者也对该技术进行了攻关研究。在“十五”期间，中海石油研究中心联合西安石油学院、中油集团勘探开发研究院、西南石油学院、中海油田服务有限公司、中海油天津分公司等单位，承担了国家 “863 计划” 研究项目和 “可控三维轨迹（闭环）钻井技术”的课题，研发了国内第一套具有自主知识产权的旋转导向钻井系统，并进行了陆地和海上现场试验，取得初步效果。2014 年 11 月 18 日，中海油服公司自主研发的旋转导向钻井和随钻测井系统首次联合完成海上作业。
 
国产旋转导向与随钻测井系统
 
        2015 年国际原油价格一路走低，为应对这种形势，渤海油田提出“降本、增效”主题思路。国产旋转导向及随钻测井系统在调整井的应用技术便是在钻完井的主要降本措施。渤海所用国产旋转导向和随钻测井系统是中海油服公司自主研 发 Welleader 和 Drilog 系 统。Welleader 是以涡轮发电机供电，采用推靠式工作原理，可实现精度近钻头井斜连续测量，通过地面程控分流指令下传，狗腿度控制能力为 6°/30m。Drilog 随钻测井仪器是具备定向测量，可测量电阻率 /自然伽马的随钻测井系统。Drilog 和 Welleader 系统构架由嵌入式地面系统、 地面系统软件、地面仪器工作间、MWD 子系统、井下仪器控制器短节、电阻率伽玛测井仪、涡轮发电机、有线柔性短节、导向力控制单元等部件组成。Welleader 为推靠式导向系统，有三个独立推靠翼肋，产生合成导向力矢量。 通过井下涡轮发电机供电，非接触滑环传输，并由电机 - 液压泵 - 缸压闭环驱动控制。Drilog 内部的 MWD 系统有液压推动式脉冲器和控制器。脉冲器通过蘑菇头和限流环配合，产生泥浆脉冲，实现LWD 数据接收、编码和脉冲器驱动等功能；其定向测量的定向探管通过 3 轴磁通门 +3 轴加速度计测量，解算获得井斜、方位、工具面；随钻测伽马及电阻率是一体化的双参数随钻测井仪，可进行电磁波电阻率和自然伽马测量。
 
“国货”的实地应用与改进
 
        2015 年 8~9 月 Welleader 在渤 海 油 田 1 口 领 眼 井、3 口 水 平井、2 口水平井水平段中应用，总进 尺 3,837m。Welleader 实 地 表现如下：工具平均使用的导向力为30%，达到了设计造斜率 3°/30m的要求。Welleader 造斜过程中造斜率表现稳定，砂岩、泥岩中造斜率表现差异较小。近钻头测量数据与 MWD 静止测量数据一致性高，能准确的反应实时造斜率的情况。该系统采用旁通机构的指令发送方式， 工作期间受外界环境干扰较小，易于操作。现场作业过程中，指令下传达到 100% 成功。随 钻 测 井 工 具 Drilog 表 现 如下：单次测斜持续 3.5 分钟，期间测斜静止等待期间为 1.5 分钟。受传输速率影响，单次测斜停留时间为 4.5 分钟，期间测斜结果成功率较高，MWD 测斜数据与 SLB 测斜数据对接无差别。内存上交数据质量好， 曲线对不同岩性的响应准确，与斯伦贝谢测井曲线对比一致性高。实时数据同样受传输速率影响，数据点相对较少，在实钻过程中需控制机械钻速小于 70m/h。在实际应用 Drilog 和 Welleader系统过程中发一些问题，有待改良完善。井下工具的指令接收问题，实 际 作 业 中 Welleader 指 令 发 送成功率高，但是在目前传输速率下每次发送指令到数据回传确认时间间隔过长，达到 5.0 分钟以上，期间 MWD 停止工作，实时数据传输中断。此外，进行低泵冲试验后，回传数据显示工具指令为工具关闭状态，需要重新发送作业指令；内置电池时长问题，目前该系统测井方 面 数 据 存 储 仍 是 锂 电 池 供 电，Drilog 工具耗电量过大，全新的DBC 电 池 组（52A-H) 在 井 下 大约可工作 150.0 小时；地面下载测井数据时间较长，斯伦贝谢测井工具井下 24.0 小时左右的测井内存数据，在工具起出井口后需要下载0.75 小时 ~1.0 小时左右，而国产Drilog 相当内存量数据下载用时约3.5 小时。国产旋转导向和随钻测井系统在渤海深层侧钻调整井的应用，提出了低油价行情下的降本新举措，在实现全旋转钻进的同时，降低定向井工具费用，具有较大的应用前景。目前国产旋转导向和随钻测井系统仍处于初步应用阶段，虽然总体完成作业任务，但尚有通讯以及配套设备等需要改进，持续改进所产生的提效空间仍然充足。