5月3日清晨5時，中國海油渤海九號鑽井平臺。經過63小時的連續作業，中國海油旗下中海油服自主研發的旋轉導向系統Welleader、隨鑽測井系統Drilog聯袂初演，在成功命中位於地下一兩千米的三處油藏靶點後，順利返回海面。我國就此打破跨國公司在這一當今世界鑽井、測井頂尖技術上的壟斷，繼美國之後成為全球第二個同時擁有這兩項技術的國家。

　　用最短時間，儘量少鑽井多打油，對海洋石油意味著什麼？

　　被譽為“可以引導鑽頭像‘3D版貪吃蛇’一樣在地下幾千米的堅硬岩石裏自由穿行並準確命中油氣藏目標”的這兩項技術，由中海油服油田技術事業部主導研發。該部總工程師郭雲在接受記者採訪時介紹，一直以來，油氣田開發都像是在做一道時效與成本的“計算題”，即如何在已知地下油氣儲層位置的情況下，用最小的成本和最快的速度完成鑽井服務？換言之，若想開採“物美價廉”的油氣資源，就必須用最少的井位完成最大範圍的儲量開採，並以最少的起鑽次數實現最短鑽井週期。

　　用最短時間，儘量少鑽井，打出儘量多的油，對海洋石油意味著什麼？郭雲披露的這樣一組數據道出原委——目前的鑽井設備日租金，陸上在人民幣20萬元以內；海上則通常不低於50萬美元，而像“海洋石油981”這樣的頂級設備，日費更高達百萬美元。海上鑽井成本普遍高出陸上十幾倍，倒逼出海上鑽井設備的高可靠性和高效率。

　　定向鑽在地層中任意方向鑽進，目標瞄準難動用儲層

　　面對時效與成本的難題，全球範圍內的油氣公司不約而同地選擇了定向鑽井技術。

　　郭雲介紹，與傳統的直井不同，定向鑽是能夠在地層中三維任意方向行進的鑽井技術。它並非讓鑽頭“直”達目的層，而是要求鑽頭能夠在地層深處按照設計好的斜度鑽進，直至命中深達幾千米的地下油氣藏“靶心”；主要適用於常規油氣藏開發殆盡之後，原本難以動用的薄、差儲層。

　　他解釋説，普通的定向鑽，是傳統鑽具加上一套“螺桿馬達”，即在靠近鑽頭位置有一彎角，可以根據井眼軌跡調整鑽進方向。成本低是這種螺桿鑽具的最大優點，因此而在當今的定向鑽作業中佔近60%。其缺點是鑽進斜度大了，工作效率低；而且井眼不夠規矩，造成後期完井困難。

　　高難度定向井作業的“撒手锏”

　　“海上大斜度、水準井居多，旋轉導向系統就派上了用場。”郭雲表示，旋轉導向系統的優勢在於，能夠實時控制井下鑽進方向，實現類似于“3D版貪吃蛇”的鑽具運作軌跡調整，從而一趟鑽貫穿目標儲層——甚至可以讓直徑0.2米的鑽頭在0.7米的薄油層中橫向或斜向穩定穿行，實現一趟鑽“橫向”移動1000米的長距離作業。這種精準制導本身成本高於螺桿鑽具，但能降低綜合開發成本，最終實現油氣田資源開發價值最大化。目前，全球超過40%的定向井採用該系統鑽成。

　　旋轉導向系統能夠在地下幾千米完成作業，離不開隨鑽測井系統的“導航指路”。郭雲形容，隨鑽測井系統等於為井下設備加裝了“千里眼”，能夠隨時將鑽進“沿途”的地質數據反饋至地面，由測井工程師完成即時的資訊處理和指令傳達。兩套系統並肩作戰，能夠實現全井段定向旋轉鑽進，實時調整井眼軌跡，並測量井下環境參數；可極大提升作業效率，降低工程風險。是進行超深水、水準井、大位移井等高難度定向井作業的“撒手锏”。

　　事實上，它也是跨國公司在國際市場呼風喚雨的“撒手锏”：由於研發難度大，多年來這兩項技術一直被美國三大油田技術服務公司視為競爭核心，高度壟斷。根據全球範圍作業量統計，2014年這兩項技術至少為相關公司帶來約200億美元收入。

　　旋轉導向系統、隨鑽測井系統究竟難在哪？

　　“旋轉導向系統、隨鑽測井系統究竟難在哪，以至跨國公司擁其自重？”

　　在回答這一問題時，郭雲表示，所有鑽井儀器設備因其工作環境極度惡劣（高溫、高壓、大振動等），總體上都比普通設備要求高得多的可靠性。

　　具體到技術層面，他解釋，旋轉導向系統的難點在於，需根據地下情況隨時實現地面控制，涉及大振動狀態下的姿態測量（調整下一步動作的前提）、執行機構的控制精度（靠三套獨立液壓系統完成）、井下電源提供（泵送鑽井泥漿同時推動發電機發電）、地面與井下數據實時傳輸（沒有電纜，靠鑽井泥漿迴圈壓力變化獲取）等，均屬國內空白。隨鑽測井系統難點在於，“幾乎用到所有已知的探測法，並需系統整合”，包括電磁波、聲波、核磁共振及通用傳感等，以及相關的數據處理。

　　為此，中海油服在國家863計劃支援下，2008年以來，歷經艱辛攻關，僅基礎檢驗設施就投資2億多元，終於突破技術瓶頸，形成了具備自主智慧財産權的商標、系統技術和裝備體系。

　　此次渤海作業中，兩套系統一趟鑽完成813米定向井段作業，成功命中1613.8米、2023.28米和2179.33米三處靶點，最大井斜49.8°，最小靶心距2.1米，充分證明兩套系統具備了海上作業能力。

　　（科技日報北京5月5日電）