旋转导向钻头，国产旋转导向钻井系统

智能钻井导向系统“钻井-测量-传输-控制”四个子系统及其应用场景。

■本报记者倪思杰

近日，中科院A类战略性先导科技项目“智能先导钻井技术装备体系及相关理论研究”(以下简称“智能先导钻井”)在位于塔里木盆地西部的TP259-2H生产井实际钻井应用中取得重要进展。该项目通过自主研发的方位电磁波电阻率成像随钻测井仪和三维目标精确导航技术，准确描述地下油气层结构，引导钻头准确进入最佳生产点，获得高产工业油气流。

8月14日，中国石油化工股份有限公司西北油田分公司(以下简称西北油田)专程为智能先导钻井R&D团队送去感谢信和锦旗。感谢信中写道:“智能先导钻井装备实际钻井进尺278米，累计工作时间229小时，砂岩钻井率96.3%，测试油气产量45吨/日，验证了国内自主研发的高端装备技术在薄砂岩油藏水平钻井中的准确性和可靠性。”

在“千层蛋糕”中找准定位

据了解，塔里木盆地白垩系油气藏属于埋深4000多米的“千层饼”构造，非均质性强。储层厚度仅2至5米，构造起伏超过10米，难以准确定位储层的空间发育位置，常规定向钻井技术对该类油气藏整体利用程度低。

智能先导钻井专项科研团队在中国科学院院士朱日祥、狄庆云的带领下，联合西北油田勘探开发研究院、工程技术管理部、中国石化中原石油工程有限公司(以下简称中原石油工程公司)相关团队，开展了塔里木盆地白垩系油气藏实际情况研究。

联合研究团队基于“多尺度地质规律-多源地球物理勘探-高精度储层建模-精确定向钻井”多学科融合，利用智能算法建立河道砂体、测井信息、三维地震和地质模型之间的相关性，构建米级油气藏“构造-岩性-成分”三维地质模型，预设多个预钻目标，设计水平井轨迹。

同时，他们还预测了可能钻遇的多个地层的埋深、岩性和含油气性，并计算了水平井的随钻预测曲线和含油气指数。

此外，联合研究组与负责作业的70188钻井队召开了多次技术交底会，确定了智能导向钻井设备的地面设备安装、井下钻具组合、测试井段优化、复杂工况响应、人员配合等工作细节。

油气产量约为邻井的5倍。

2023年7月，智能导向钻井专项科研人员利用自主研发的智能导向钻井系统方位电磁波电阻率成像测井仪，在TP259-2H生产井进行了一体化地质工程作业，深度分别为4260米和4538米，在高扭矩、水平压力支撑、强振动冲击等复杂工况下表现出高可靠性和稳定性。补偿电阻率、方位伽马、方位电阻率、方位参数等测量数据实时传输到地面决策系统，测量精度高，特别是对于低电阻率地层，为现场井眼轨迹控制和高质量砂体的精确钻探提供了实时参数。

作业数据表明，利用三维目标精确导航技术构建的钻前地震地质模型精度优于5m，目标预测精度优于1m，随钻三维模型实时更新速度小于0.5h，为水平井落地和准确命中目标提供了决策依据。最终，TP259-2H水平井砂岩钻井率96.3%，测试油气产量45吨/日，验证了智能先导钻井高端装备技术在薄砂岩油藏水平钻井中的准确性和可靠性。

8月初的生产测试表明，生产井TP259-2H日产石油13.5吨，天然气4.2万立方米，其油气产量约为邻井的5倍。天然气和凝析油地质储量分别为5.1亿立方米和16万吨，实现了白垩系何树山组二段油气首次突破，为西北油田勘探开发提供了新的定位，验证了智能导向钻井理论和技术体系的可靠性，显示了其对我国深层油气高效低成本钻井的重要性。

“圈得准”、“套得准”、“打得准”

“我国油气资源丰富，常规石油地质资源1080.31亿吨，天然气地质资源78.44万亿立方米，其中深部或超深部油气地质资源达到671亿吨油当量，成为我国重大油气发现的主要阵地，需要我们寻求科学对策。”智能先导钻井项目负责人朱日祥说。

为实现我国油气勘探开发高水平科技自主化，解决深部油气资源勘探开发问题，中国科学院于2017年设立了智能先导钻井A类战略先导科技项目，由中国科学院地质与地球物理研究所牵头，中石化、中海油、中石油及相关领域高校共同攻关。

该试点项目旨在研发具有我国自主知识产权的新型智能柔性旋转导向和地质导向系统，攻克我国石油工业面临的关键技术，形成我国深部或超深部油气资源开发的整体技术解决方案，实现深部钻井的智能巡航，实现“准圆”、“准坐”和“准钻井”的目标。

经过六年多数百名科研人员的持续研究，许多自主研发的仪器经过了数百次井场试验，已经完成了技术定型，从原理样机和试验样机阶段，到工程样机的不断迭代更新。

智能先导钻井项目总工程师狄庆云表示，塔里木盆地生产井的成功应用，是中国科学院智能先导钻井队、西北油田、中原石油工程公司联合攻关的成果，是产学研联合攻关的典范。智能先导团队将继续与工业部门紧密合作，形成以智能为导向的闭环技术装备体系，努力为我国深层或超深层油气高效低成本开发提供技术支撑。