5月3日清晨5時，中國海油渤海九號鉆井平臺。經(jīng)過63小時的連續(xù)作業(yè)，中國海油旗下中海油服自主研發(fā)的旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)Welleader、隨鉆測井系統(tǒng)Drilog聯(lián)袂初演，在成功命中位于地下一兩千米的三處油藏靶點后，順利返回海面。我國就此打破跨國公司在這一當今世界鉆井、測井頂尖技術上的壟斷，繼美國之后成為全球第二個同時擁有這兩項技術的國家。

　　用最短時間，盡量少鉆井多打油，對海洋石油意味著什么？

　　被譽為“可以引導鉆頭像‘3D版貪吃蛇’一樣在地下幾千米的堅硬巖石里自由穿行并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(yè)部主導研發(fā)。該部總工程師郭云在接受記者采訪時介紹，一直以來，油氣田開發(fā)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鉆井服務？換言之，若想開采“物美價廉”的油氣資源，就必須用最少的井位完成最大范圍的儲量開采，并以最少的起鉆次數(shù)實現(xiàn)最短鉆井周期。

　　用最短時間，盡量少鉆井，打出盡量多的油，對海洋石油意味著什么？郭云披露的這樣一組數(shù)據(jù)道出原委——目前的鉆井設備日租金，陸上在人民幣20萬元以內(nèi)；海上則通常不低于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。海上鉆井成本普遍高出陸上十幾倍，倒逼出海上鉆井設備的高可靠性和高效率。

　　定向鉆在地層中任意方向鉆進，目標瞄準難動用儲層

　　面對時效與成本的難題，全球范圍內(nèi)的油氣公司不約而同地選擇了定向鉆井技術。

　　郭云介紹，與傳統(tǒng)的直井不同，定向鉆是能夠在地層中三維任意方向行進的鉆井技術。它并非讓鉆頭“直”達目的層，而是要求鉆頭能夠在地層深處按照設計好的斜度鉆進，直至命中深達幾千米的地下油氣藏“靶心”；主要適用于常規(guī)油氣藏開發(fā)殆盡之后，原本難以動用的薄、差儲層。

　　他解釋說，普通的定向鉆，是傳統(tǒng)鉆具加上一套“螺桿馬達”，即在靠近鉆頭位置有一彎角，可以根據(jù)井眼軌跡調(diào)整鉆進方向。成本低是這種螺桿鉆具的最大優(yōu)點，因此而在當今的定向鉆作業(yè)中占近60%。其缺點是鉆進斜度大了，工作效率低；而且井眼不夠規(guī)矩，造成后期完井困難。

　　高難度定向井作業(yè)的“撒手锏”

　　“海上大斜度、水平井居多，旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)就派上了用場。”郭云表示，旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)的優(yōu)勢在于，能夠?qū)崟r控制井下鉆進方向，實現(xiàn)類似于“3D版貪吃蛇”的鉆具運行軌跡調(diào)整，從而一趟鉆貫穿目標儲層——甚至可以讓直徑0.2米的鉆頭在0.7米的薄油層中橫向或斜向穩(wěn)定穿行，實現(xiàn)一趟鉆“橫向”移動1000米的長距離作業(yè)。這種精準制導本身成本高于螺桿鉆具，但能降低綜合開發(fā)成本，最終實現(xiàn)油氣田資源開發(fā)價值最大化。目前，全球超過40%的定向井采用該系統(tǒng)鉆成。

　　旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)能夠在地下幾千米完成作業(yè)，離不開隨鉆測井系統(tǒng)的“導航指路”。郭云形容，隨鉆測井系統(tǒng)等于為井下設備加裝了“千里眼”，能夠隨時將鉆進“沿途”的地質(zhì)數(shù)據(jù)反饋至地面，由測井工程師完成即時的信息處理和指令傳達。兩套系統(tǒng)并肩作戰(zhàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)全井段定向旋轉(zhuǎn)鉆進，實時調(diào)整井眼軌跡，并測量井下環(huán)境參數(shù)；可極大提升作業(yè)效率，降低工程風險。是進行超深水、水平井、大位移井等高難度定向井作業(yè)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”：由于研發(fā)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(jù)全球范圍作業(yè)量統(tǒng)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(zhuǎn)導向系統(tǒng)、隨鉆測井系統(tǒng)究竟難在哪？

　　“旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)、隨鉆測井系統(tǒng)究竟難在哪，以至跨國公司擁其自重？”

　　在回答這一問題時，郭云表示，所有鉆井儀器設備因其工作環(huán)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(zhuǎn)導向系統(tǒng)的難點在于，需根據(jù)地下情況隨時實現(xiàn)地面控制，涉及大振動狀態(tài)下的姿態(tài)測量（調(diào)整下一步動作的前提）、執(zhí)行機構的控制精度（靠三套獨立液壓系統(tǒng)完成）、井下電源提供（泵送鉆井泥漿同時推動發(fā)電機發(fā)電）、地面與井下數(shù)據(jù)實時傳輸（沒有電纜，靠鉆井泥漿循環(huán)壓力變化獲?。┑?，均屬國內(nèi)空白。隨鉆測井系統(tǒng)難點在于，“幾乎用到所有已知的探測法，并需系統(tǒng)集成”，包括電磁波、聲波、核磁共振及通用傳感等，以及相關的數(shù)據(jù)處理。

　　為此，中海油服在國家863計劃支持下，2008年以來，歷經(jīng)艱辛攻關，僅基礎檢驗設施就投資2億多元，終于突破技術瓶頸，形成了具備自主知識產(chǎn)權的商標、系統(tǒng)技術和裝備體系。

　　此次渤海作業(yè)中，兩套系統(tǒng)一趟鉆完成813米定向井段作業(yè)，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(tǒng)具備了海上作業(yè)能力。

　　（科技日報北京5月5日電）