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地質導向技術，是當今世界石油勘探開發領域最核心、最關鍵的技術，特別是對于海上油氣田開發的技術經濟價值最大。目前國際一流石油技術服務公司一直在地質導向技術方面遙遙領先，而我國一直處于遠距離模仿和技術跟蹤。

地質導向技術的作用是實現鉆井的同時，采集到第一手的地下地質和工程數據，根據這些實時采集的數據進行現場分析解釋，完成實時地質導向決策和井身軌跡控制，保證井眼軌跡最大限度地在油氣層（目的層）中鉆進，以最少時間實現最大限度提高單井產量和油氣藏的勘探開發水平。

由一幅三維井眼軌跡圖談起

圖1所示為2009年，美國西方石油公司 (Oxy)THUMS項目的衛星照片。由于地質導向技術突飛猛進的發展，照片中約2000口井（包括側鉆井）分布在4個人工島和2個碼頭上而。每天人們驅車經過時，并沒有注意到地表下有這么多且復雜的定向井分布結構。作為世界上井眼最擁擠的油田之一，THUMS項目體現了地質導向技術的發展成果。

地質導向技術是在幾何導向技術的基礎上，將電纜測井技術和井下閉環自動鉆井控制系統集成逐漸發展而來的。自1941年，前蘇聯石油工程師Grigoryan鉆出世界第一口定向井之后，定向井以其極大地提高油氣層暴露面積、提高產量、避開鉆井危險區、減少鉆機搬遷，大幅降低海上油田開發費用等優越性，而被發展成為當今海上、陸上鉆井的核心主力技術。

但是由于隨鉆測井技術發展滯后、定向鉆井控制裝備僅限于馬達等低端技術，使得定向井技術的推廣受到極大的限制。所以世界三大石油服務公司先后投巨資，甚至重金邀請美國航天空中導航領域的技術精英參與石油地下鉆井的地下導航——地質導向技術研究。隨著自上世紀70年代末以來，大斜度井和水平井鉆井活動的增加，地質導向技術獲得了加速度式的發展。目前一個深水鉆井平臺日耗費約一百萬美元。既能節約鉆井時間，又能保證“中靶”的核心技術就是地質導向技術，因此，目前地質導向技術已成為海上油氣田開發必不可少的主力鉆井和實時地層評價手段，占據著海上油氣田開發的極為重要的位置。

世界先進地質導向技術的井下體系

目前世界上最先進的地質導向技術裝備體系，其井下部分的基本構成要件如圖2。

第一部分為地球物理參數相關測量部分，該部分相當于井下的地質和工程參數監視器。包括電磁波傳播型電阻率測量和電極型電阻率測量模塊（含方位電阻率和電阻率成像）、地層自然放射性測量的自然伽瑪模塊（含方位伽瑪和自然伽瑪成像）、地層密度測量和孔隙度測量模塊（含方位密度、中子測量及成像）、井下幾何參數測量模塊（井斜、方位、工具面角）、井下機械參數測量模塊（環空壓力、溫度、扭矩、鉆柱機械振動、震動）、地層壓力測試與取樣模塊、聲波測量模塊等。

第二部分為井下閉環井眼軌跡控制模塊，該部分相當于井下鉆井控制器。包括井下PDM動力馬達和智能化的可變徑扶正器。智能化的可變徑扶正器可根據地面指令實時并自動將井身軌跡調整到目標值，自動“中靶”。PDM馬達功能是將鉆井時的高壓高速流動的鉆井液動能轉化為為幫助鉆頭鉆進的機械動能，加快鉆井速度。可變徑扶正器主要由井下微型高能發動機、翼肋、智能控制模塊和近鉆頭地球物理測量模塊構成。

 第三部分為雙向通訊和動力模塊，該部分是井下與地面的交流器，同時負責整體井下儀器的各項工作質量檢查，向地面報告井下儀器的工作狀態，并為所有電子儀器提供電力。其中雙向通訊是指負責將井下實時測量到的所有地球物理測量相關參數，和井眼軌跡控制數據編碼后通過鉆井液壓力波傳到地面計算機數據采集模塊；在需要對井下數據采集模塊和井眼軌跡控制模塊相關參數進行更改和干預時，雙向通訊模塊可接受地面指令并傳至相應井下測量或控制模塊來執行地面系統的指令。動力模塊是將鉆井液動能通過渦輪發動機將其轉化為電能，供所有井下儀器使用。

世界先進地質導向技術體系全貌

根據圖3可見地質導向技術體系的大致全貌。整個體系分成地表部分和井下部分。井下部分分為各種井下數據測量模塊、井身軌跡控制模塊、雙向數據通訊模塊和井下儀器總線控制模塊四大主要部分，地表部分主要有地表數據采集處理模塊、數據顯示模塊、前導地質建模、實時測井解釋、井下控制命令生成與編碼傳輸模塊六大部分。這些主要模塊相互聯系構成一個有機地質導向整體，完成井下導航工作。

其中，井下部分主要負責第一手地質和工程數據的采集、采集數據的上傳、地面指令的接受、井眼軌跡的自動閉環控制。為了完成這些功能，必須有對整個井下儀器管理的總線結構、有為整個井下儀器工作提供動力的蝸輪發電機。

地面部分主要負責地面有關工程數據的采集、井下數據的解碼復原、對采集到的實時地質及工程數據進行處理和解釋、發送指令給井下儀器進行井眼軌跡的實時自動控制。

圖3中，每一模塊均可展開成更細致的體系圖，如整個地質導向技術占據靈魂地位的前導模擬技術模塊，可簡要細分為以下示意圖。圖3中，其它模塊由于篇幅原因，本文不再詳細論述。【未完待續】