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上期內(nèi)容介紹了世界先進地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的井下體系和地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)體系的全貌，本期將著重介紹世界地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的最新進展，以及展望一下我國地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的發(fā)展前景。
世界地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)最新進展
具體而言，近幾年的最新進展主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
一、中子測量以往都延續(xù)電纜測井使用的鎂鈹放射性中子源，現(xiàn)在已經(jīng)通過提高的電子技術(shù)，用發(fā)射脈沖中子代替鎂鈹中子源的天然放射性進行地層孔隙度測量。這一技術(shù)進展極大地提高了鉆井作業(yè)的安全性和井上操作工程師的職業(yè)健康水平，省卻很多放射源儲藏管理和運輸管理的繁瑣登記管理等等，極大提高了使用的方便性和安全性。
二、在井下與地面的雙向通信方面，泥漿波傳輸方面在負脈沖、正脈沖鉆井液壓力波傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用連續(xù)波技術(shù)，目前貝克休斯井下脈沖器每秒數(shù)據(jù)傳輸速率達40比特。地面向井下傳輸指令時完全計算機自動控制，無需人工干預(yù)鉆井液壓力，且不影響鉆井進程。目前井下數(shù)據(jù)傳輸與接受模塊的傳輸速度，基本能滿足全套地質(zhì)導(dǎo)向儀器的實時數(shù)據(jù)傳輸需求，可根據(jù)鉆井速度選擇數(shù)據(jù)采集和傳輸頻率，儀器自身的耗電量不斷降低，井下環(huán)境的適應(yīng)性不斷提高。
井下數(shù)據(jù)編碼與載波技術(shù)以連續(xù)波、復(fù)合式編碼/解碼技術(shù)為目前最為領(lǐng)先。目前的解碼技術(shù)已完全解決了常規(guī)和規(guī)律性的噪音規(guī)避、算法優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了地面的全自動連續(xù)解碼。
電磁波數(shù)據(jù)遙傳技術(shù)目前也得到較大發(fā)展，特別是空氣鉆井和無導(dǎo)電層條件下，傳輸距離可深入井下3000米。
三、隨鉆陀螺解決了套管中側(cè)鉆定向及強磁性地層的幾何導(dǎo)向難題。
四、井下測量硬件精確度的提高和地面測井?dāng)?shù)據(jù)處理軟件技術(shù)的提高，再配合井下工具面角、井斜和方位的參考，使得各類電阻率、自然伽瑪、密度伽瑪和中子孔隙度的成像能力大幅提高，對井下微觀地質(zhì)構(gòu)造，如斷層、地層傾角，井間對比、沉積環(huán)境分析、水流環(huán)境分析和區(qū)域地質(zhì)模型的修正等透徹了解和精確量化掌握起到關(guān)鍵作用。
五、隨鉆電阻率根據(jù)實現(xiàn)了系列化。既有淺探測的近鉆頭方位電阻率（電極型）儀器，如RAB和GST，也有中深探測深度的電磁波傳播型電阻率，如貝克休斯的2MHz和400KHz的OnTrak和AziTrak平均與方位電阻率工具。
六、動態(tài)偏移間距加權(quán)方法成功解決了隨鉆密度儀器井壁推靠器的問題。這主要是通過設(shè)置3個環(huán)鉆鋌對稱分布的超聲波傳感器來高頻快速測量各自對應(yīng)點鉆鋌離井壁的距離來對所采集的中子密度數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制和取舍，同時也可計算出精確的三維井徑數(shù)據(jù)和光電因子，不同的公司在具體儀器的傳感器設(shè)計安排上略有不同，但原理相似。由于隨鉆密度儀器鉆井時離井壁距離近于電纜測井工作時，所以所用放射源強度低于對應(yīng)的電纜測井，減少了對現(xiàn)場操作工程師的傷害。
七、自97年開始實現(xiàn)聲波測井的隨鉆化，2006年始逐漸實現(xiàn)的核磁共振測量、地層壓力測量和地層取樣的隨鉆化，攻克了電纜測井向?qū)崟r地質(zhì)導(dǎo)向隨鉆測井成功轉(zhuǎn)化的最后難題，至今已基本實現(xiàn)了所有電纜測井項目的隨鉆化。
國外隨鉆聲波儀器或采用類似電纜測井來鏤空聲波儀器鉆鋌表面來達到阻隔或消除隨鉆聲波儀器直達波的干擾；或采用不同材料呈環(huán)狀的不同距離的排列組合消除隨鉆聲波儀器直達波的干擾，由于沒有鏤空又增加了儀器的機械強壯性，保證聲波的隨鉆化。隨鉆聲波儀器的另一關(guān)鍵技術(shù)是規(guī)避鉆井時的井下噪音，目前的隨鉆聲波儀器工作頻率為2KHz、3KHz、4KHz、11KHz、12Khz或13 KHz。
由于測量地層壓力及從地層取樣都需要較強動力將推靠器貼近地層，目前采用的技術(shù)與井眼軌跡控制用的可變徑扶正器動力相似，為從歐洲法拉利賽車用的類似縮微的井下微型發(fā)動機來為隨鉆測量地層壓力和取樣提供動力。
八、井下機械參數(shù)的測量，如鉆具震動/振動、鉆頭鉆壓、井下鉆具扭矩等的實時測量為鉆井工程參數(shù)的優(yōu)化提供依據(jù)。
九、由于電子技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，整個井下儀器中的總線設(shè)計水平不斷得到提高，功能持續(xù)增強，耗電量持續(xù)降低、體積不斷縮小、能在井下工作時忍受更大的機械震動、更高溫度（275攝氏度）、耐泥漿沖蝕和腐蝕。井下數(shù)據(jù)采集頻率提高，即使鉆速超過600米/小時仍能獲得足夠高的數(shù)據(jù)密度。
十、前導(dǎo)模擬技術(shù)通過鉆前地質(zhì)建模，鉆進時實時獲取的各種豐富的隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)來對比和修正地質(zhì)模型并指導(dǎo)鉆頭走向，保證現(xiàn)場實時決策完成地質(zhì)導(dǎo)向，保證整個鉆進過程以最安全、高效、經(jīng)濟、高回報率的方式完成，使整體油氣藏開發(fā)發(fā)生革命性變化。該技術(shù)實現(xiàn)了隨鉆測井實時解釋與油藏描述和地質(zhì)建模的有機結(jié)合，從更完全的意義上實現(xiàn)了幾何導(dǎo)向向地質(zhì)導(dǎo)向的關(guān)鍵技術(shù)跨越，成為地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的靈魂所在。
我國地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)發(fā)展前景展望
一、戰(zhàn)略層面的考量
創(chuàng)建創(chuàng)新型國家和石油公司要求我們首先要從戰(zhàn)略層面上搞清并超越對方才能算上主動模仿和積極超越。要從根本上超越西方，需要徹底了解他們最初是如何想到地質(zhì)導(dǎo)向并實現(xiàn)的。機械地跟蹤和模仿只能固守二流。以下就戰(zhàn)略層面進行初步探討，以拋磚引玉。
競爭戰(zhàn)略考量：如Thomas Carlyle所指出：人類是一種使用工具的動物，沒有工具將一無所有，有了工具將擁有一切。（Man is a tool-using animal. Without tools he is nothing, with tools he is everything.）因此石油裝備的發(fā)展是石油行業(yè)整體發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵。特別是目前世界范圍內(nèi)油氣資源的占有程度成為新興/成熟工業(yè)國家未來持續(xù)發(fā)展的重要砝碼，除了政治經(jīng)濟影響因素成為各國、各超大型跨國油公司海外油氣區(qū)塊投標(biāo)成敗的關(guān)鍵因素外，各自的勘探開發(fā)技術(shù)水平是能否拿到區(qū)塊的主要關(guān)鍵。受我們裝備技術(shù)的制約，我國的海外區(qū)塊還主要是陸地常規(guī)油氣田。而深水和非常規(guī)氣等，我們暫時處于絕對競爭劣勢。由于石油已經(jīng)成為戰(zhàn)略資源，關(guān)鍵的勘探開發(fā)技術(shù)必須納入我國石油公司公司層面甚至國家層面的核心競爭戰(zhàn)略考量范圍內(nèi)。比如超高密度地震采集技術(shù)、深水海油工程、地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)、膨脹管技術(shù)等成為我們能否走向深水的關(guān)鍵。伴隨我國政治經(jīng)濟影響力的快速提升，亟需以上述技術(shù)為利器拓展國內(nèi)外深水、非常規(guī)油氣的市場份額。
研發(fā)戰(zhàn)略考量：（1）基于產(chǎn)業(yè)鏈、整個業(yè)務(wù)流程來確定研發(fā)戰(zhàn)略。由于現(xiàn)代社會分工的不斷細化，使我們的技術(shù)研發(fā)很容易僅僅局限于自己研究的某一狹隘領(lǐng)域而見樹不見林。目前西方領(lǐng)先公司則站在整個油氣勘探開發(fā)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈高度，研究如何優(yōu)化革新整個業(yè)務(wù)流程的角度來規(guī)劃研發(fā)，比如地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)研發(fā)的結(jié)果就是將鉆井、測井、定向井、部分油藏描述和地質(zhì)建模業(yè)務(wù)流程整合為一，從本質(zhì)上講并沒有增加全新的測井或其他新地質(zhì)或工程測繪項目，因此地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的本質(zhì)就是勘探開發(fā)流程的重塑和優(yōu)化，主要是生產(chǎn)鉆井流程的高效化，地質(zhì)導(dǎo)向就是這一流程高效化目前所知的最佳手段。但整體性思維雖然歷來是的東方思維的特點和長處，我們應(yīng)從整體勘探開發(fā)的視角重新審視自己的研發(fā)戰(zhàn)略，力爭從起點領(lǐng)先。（2）油公司與服務(wù)公司?？雌饋韲H一流服務(wù)公司掌握了大多數(shù)的上游技術(shù)裝備制造和服務(wù)能力與資源，貌似不需要油公司的組織也能獨立拿區(qū)塊自己開發(fā)，但事實表明，油公司在拿區(qū)塊方面明顯優(yōu)于服務(wù)公司，一流國際油公司明顯站在油氣行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈頂端，領(lǐng)導(dǎo)著世界油氣行業(yè)的發(fā)展，規(guī)劃著關(guān)鍵的前端技術(shù)研發(fā)，明顯是贏在起點，贏在對上游業(yè)務(wù)的整體把握上。我國目前特別是中石油已經(jīng)將油公司、服務(wù)公司、裝備制造公司在集成為一體，十分有利于整體性研發(fā)戰(zhàn)略布局與執(zhí)行，前景光明。（3）職務(wù)發(fā)明與非職務(wù)發(fā)明。職務(wù)發(fā)明是根植于精深的本行業(yè)技術(shù)與商務(wù)的深度把握之上；而非職務(wù)發(fā)明往往根植于偶然的發(fā)明者靈感，發(fā)明后往往不知有何用途與商業(yè)價值而將成果束之高閣。與美國相比，我國的發(fā)明明顯非職務(wù)發(fā)明比率高，而職務(wù)發(fā)明比率低。要想提高職務(wù)發(fā)明比例，我們的研發(fā)戰(zhàn)略必須深深植根于整個石油勘探開發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈并同時兼顧商務(wù)與技術(shù)。
二、投入力量、科研管理、技術(shù)體系的集成化
科研投入力量的集中化、體系化。目前國內(nèi)的問題是研究不成體系，中海油服、中石油、中石化及若干石油院校、私人企業(yè)都投入精力開展地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的某一方面的研究，沒有單位能夠全面集成國內(nèi)全部或大多數(shù)先進研究成果，大大減緩了我國地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的前進速度。目前國外以貝克休斯等為首的一流公司在地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)領(lǐng)域所投入人力物力的集中度和系統(tǒng)性遠超過我國任何一個個分散著的單個研發(fā)實體。他們在地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)研究領(lǐng)域?qū)I(yè)化和集成度均遠高于國內(nèi)水平，而投入力量的分散導(dǎo)致目前我們還在中低端的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)層次徘徊。
研發(fā)管理體系系統(tǒng)化、制度化。我國歷來重視知識的內(nèi)化，即個人通過教育、培訓(xùn)、工作經(jīng)驗、專業(yè)知識的積累，將自己打造成自成一體的“大師級”人物，但系統(tǒng)化的外化不夠。而西方人創(chuàng)造的股份制公司管理形式則非常重視的是將專家層次的個人經(jīng)驗知識的外化，即將取得的經(jīng)驗數(shù)據(jù)、抽象出的規(guī)則等外化成軟件或硬件，最終成為方便使用的可持續(xù)提高的系列化工具、儀器等擴大人類的征服自然界的能力，供公司競爭和生存用。在這點上，我們還要繼續(xù)向西方人學(xué)習(xí)并超過之。
技術(shù)體系的集成化。由于地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)屬綜合性自動化技術(shù)，因此技術(shù)體系集成要求的內(nèi)在性要求錄井、測井、定向井、油藏管理等技術(shù)裝備和服務(wù)的集成一體化。未來我們還要將地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)集成到膨脹鉆頭、一次性完鉆的連續(xù)膨脹管鉆井系統(tǒng)，革新整個鉆完井產(chǎn)業(yè)鏈，提高陸地和海上鉆井作業(yè)績效，重塑勘探開發(fā)專業(yè)。我們要做到既在各個專業(yè)化領(lǐng)域不斷深化，又在全面解決地質(zhì)和鉆井工程問題上完全的一體化集成。
三、行動層面的重點推進
無核化。在中子源無核化后將密度源無核化。
電阻率的繼續(xù)深化研究。目前國內(nèi)研發(fā)的近鉆頭電極型電阻率、1MHz、2 MHz電磁波傳播型電阻率還停留在對地層的定性解釋層次，需要向定量化、精確化方向發(fā)展。同時加快國內(nèi)聲電放、地層測試等測井儀器的隨鉆化進度。
提高井下儀器控制總線的布局水平，使井下信息流動線路最優(yōu)最快，達到能高效管理所有井下各數(shù)據(jù)采集模塊的能力，具有開放性。
進一步重視基礎(chǔ)實驗室和井場基礎(chǔ)經(jīng)驗數(shù)據(jù)的積累。國外一流公司特別注重實際經(jīng)驗數(shù)據(jù)的收集和分析，為研發(fā)提供有力的一手數(shù)據(jù)做參考，使得自己的研發(fā)能穩(wěn)扎穩(wěn)打，快速發(fā)展。國內(nèi)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集體系化、制度化不足，影響跨越式發(fā)展步履，應(yīng)充分做好實證工作才能獲得亮眼技術(shù)進步。
完善地面和井下全面的閉環(huán)控制能力，提升地質(zhì)導(dǎo)向自動化水平?，F(xiàn)已實現(xiàn)實時地質(zhì)和幾何數(shù)據(jù)采集與處理的全自動化、井下可變徑扶正器根據(jù)地表指令能對井身軌跡控制的全自動化，而分析和解釋的全自動化水平還需提高，才能達到井下井眼軌跡控制的全自動化。這需要將先進的電子技術(shù)、IT技術(shù)、井下發(fā)動機技術(shù)、測井軟硬件技術(shù)和導(dǎo)航技術(shù)的全面集成融會貫通，形成井下和地面一體化的無縫全面閉環(huán)控制的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)和裝備體系。這點對于解決海上勘探開發(fā)的效率和精準(zhǔn)度、化解國外越來越嚴(yán)格的本土化政策對我們造成的國際市場擴張障礙價值極大。
特別是以前導(dǎo)模擬技術(shù)為核心的自動化測井解釋、地質(zhì)建模和井下井眼軌跡控制指令的自動生成是地面系統(tǒng)中智能閉環(huán)控制的核心。主要包括井下巖石物理學(xué)分析的自動化，如孔隙度、滲透率、飽和度分析的自動化；油氣藏構(gòu)造、產(chǎn)量、能量的綜合分析全自動化。我國的前導(dǎo)模擬技術(shù)研發(fā)處于起步階段，關(guān)鍵在于電纜測井的解釋力量要盡早與定向井、隨鉆測井的研發(fā)力量會合，形成合力，加大向世界前列前進的步伐。
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