第一节 水平井、定向井、钻井装备及器具产品定义及基本属性

一、产品定义、性能

水平井、定向井、钻井装备及器具是在定向井钻采中所用的专用设备及器具，主要包括井下工具和地面工具两部分。

井下工具主要包括井下马达、稳定器、无磁钻铤、螺旋钻铤、加重钻杆、定向接头、弯接头、定向弯接头、定向造斜专用 PDC 钻头、井底动力钻具(螺杆动力钻具、涡轮钻具) 和液力加压器、水平井取心工具等。

地面工具主要包括斜井钻机、转盘量角器、钻杆量角器、钻铤量角器、方钻杆标定尺、钻杆划线规、定向键调节扳手、可调变径稳定器等。

主要工具定义性能如下：

1、斜井钻机

斜井钻机是利用井架倾斜一定角度后，由地面开始钻斜井，适用于钻定向井、浅层水平井等井型。由于这种钻机属于车载撬装钻机，与常规钻机相比，可减少井场占地面积和钻机的移运时间。

2、井下马达

井下动力钻具是常用的造斜工具之一，它分为涡轮钻具、容积式马达和电动钻具三大类。目前在我国海洋定向井的井下马达使用方面，电动钻具已不存在，涡轮钻具也很少使用，通常使用容积式马达（PDM型）、容积式马达可分为迪那、纳维和螺杆钻具。容积式马达具有下列优点：一是动力钻具所钻井眼尺寸与原井眼完全相同，不必再次下钻扩眼；二是井内有桥塞时，这类钻具可以钻过，并能在开始造斜前将井底循环干净；三是空转转速与工作转速相差的幅度较小（与涡轮相比），有利于钻头选型。

3、定向接头

目前国内常用的定向接头有两种：定向直接头和定向弯接头，定向直接头用于弯壳体螺杆定向钻进，而定向弯接头则用于直壳体螺杆定向钻进。定向弯接头因其具有制造简单、使用方便、成本低廉等特点，目前使用较为普遍。

4、无磁钻铤

由于所有磁性测量仪器在测量井眼的方向时，感应的是井眼的大地磁场，因而测量仪器必须是一个无磁环境。然而在钻井过程中，钻具往往具有磁性，具有磁场，影响磁性测量仪器，不能得到正确的井眼轨迹测量信息数据，利用无磁钻铤可实施无磁环境，并且具有钻井中钻铤的特性。国外已有相当数量的无磁钻铤产品于1990年列入API标准。我国根据国外产品和产品样本制订了SY/T 5145-86《无磁钻铤》标准。

5、可调变径稳定器

可调变径稳定器是一种在钻进过程中，用于控制或调整井眼的井斜角的一种工具。它通过调整稳定器的尺寸大小，改变下部钻具的井斜控制能力，从而较准确地控制井眼的并斜角。

6、非旋转钻杆保护器

在延伸钻大位移井中，摩擦阻力过大，使钻柱扭矩过高和套管严重磨损，是必须解决的重点问题之一。钻柱扭矩过高，超过驱动系统的驱动能力或钻柱所能承受的扭矩，将会导致钻具事故，甚至无法钻进。为此，在大位移井中，常常采用非旋转钻杆保护器，它的主要作用是降低钻柱的扭矩和防止套管的严重磨损。

6、液力加压器

液力加压器具有将钻头处的压力降转换成轴向钻压传递给钻头，改善了井下钻柱的受力状态，并能在钻井过程中起到良好的减震作用，对提高机械钻速、防止钻柱损坏发挥重要作用。

7、稳定器

稳定器用途最为广泛，不论是增斜降斜段，还是稳斜稳平段，都是不可缺少的工具之一。根据不同生产段的需要和水平井自身的特点，有着不同稳定器的形状及几何尺寸。综合考虑各种客观因素，确定稳定器在钻具组合中的最佳位置。

二、产品所属行业界定

在国家统计局规定的行业划分标准中，钻采装备行业被归于【36】专用设备制造业项目下的【3722】石油钻采装备制造。

第二节 水平井、定向井、钻井装备及器具产品应用概况

一、产品主要应用领域

水平井、定向井、钻井装备及器具产品应用情况列表

二、产品应用成熟度分析

如今，水平井、定向井钻井技术已日趋完善，由单个水平井、定向井向整体井组开发转变，并以此为基础发展了水平井各项配套钻井装备及器具。

水平井、定向井钻井装备能够得到广泛应用，主要得益于水平井、定向井较高的投入产出比，可以最大限度地提高油气井产量和采收率，特别是能够实现薄油层的高效开发。

至2010年底，仅胜利油田累计投产水平井2000口，年水平井数量突破400口，形成了比较成熟的水平井完井、采油、修井系列技术，实现了规模化应用。略……

第三节 宏观经济环境分析

一、2006-2010年我国宏观经济发展分析

（一）主要经济指标增长情况

初步核算，2010全年中国国内生产总值397983亿元，比上年增长10.3%。其中，第一产业增加值40497亿元，增长4.3%；第二产业增加值186481亿元，增长12.2%；第三产业增加值171005亿元，增长9.5%。第一产业增加值占国内生产总值的比重为10.2%，第二产业增加值比重为46.8%，第三产业增加值比重为43.0%。

居民消费价格一季度同比上涨2.2%，二季度上涨2.9%，三季度上涨3.5%，四季度上涨4.7%，全年平均比上年上涨3.3%，其中食品价格上涨7.2%。固定资产投资价格上涨3.6%。工业品出厂价格上涨5.5%。原材料、燃料、动力购进价格上涨9.6%。农产品生产价格上涨10.9%。

（二）2010-2011年国家宏观调控政策促进情况分析

内外经济形势与十二五时期改革发展指向，将构成我国下一步调整宏观调控政策的主要依据

1、城市化将成为我国经济结构与发展方式转变的关键抓手。从中央关于“十二五”规划建议重要表述的变化，及近期政策调整所释放的信号来看，“十二五” 时期我国将以发展现代城市群、加快推进城市化为抓手，推动整个经济结构调整和发展方式转变。通过发展现代城市群，突破城镇化这一过渡形态的约束，向与工业文明和现代市场经济相伴生的城市化这一高级形态转变。

城市化的进度加快，将推动投资和消费需求的加速增长，对国内产业结构调整、扩大内需发挥重要的导向与促进作用。特别是针对当前经济增速下滑态势，可通过加快市政和公共基础设施建设，保持投资对经济的拉动作用。同时，城市化进程还将提高实体经济领域的资金回报率，将剩余流动性吸纳到与实体经济有关的领域。

2、货币政策继续总体趋紧，人民币汇率改革加速推进。世界主要经济体推迟退出刺激政策，为我国相机调整政策重点，压缩高能耗与过剩产能，组合运用多种货币政策工具回收流动性腾出空间，特别是缓解了采用价格型工具应对通胀压力和资产泡沫的后顾之忧。预计后期国家将会立足保障民生，侧重币值稳定目标，继续实施货币政策结构性微调。一是灵活运用数量型工具，通过公开市场操作继续放慢货币投放速度。但年初预定的 7.5万亿元信贷控制规模将出现松动。二是进入新一轮加息周期。通过削弱当前国内实际利率过低、资金为对冲通胀风险而购买甚至囤积部分商品以保值增值的动力，从根源上抑制当前资产泡沫和部分农产品价格不合理上涨的势头。预计如果近期CPI同比涨幅继续高居不下，央行将很可能再次加息。三是除利率、存款准备金率等常规手段外，还将从宏观审慎的角度，强化对杠杆率、存贷比、资本充足率等指标的监控。

从汇率政策来看，美元二度启动量化宽松货币政策，加剧美元跌势。在人民币尚未与美元脱钩的条件下，也将削弱人民币对其他主要货币的升值速度。为化解当前人民币升值的国际压力，有效控制输入型通胀势头，并减少资本跨境流动带来的货币被动投放，预计我国将继续推进汇率形成机制改革，人民币将进一步升值。

3、配合产业政策，着力优化财政支出与信贷结构。为对冲经济下行压力，满足在建项目后续投资需求和既定投资建设需要，扩大社会消费需求，中央将继续保持积极的财政政策取向，财政支出突出促进结构调整、保障和改善民生等方面的作用，进一步向“三农”、保障性安居工程、卫生教育等民生领域倾斜，并加大对节能环保、自主创新、新兴战略性产业发展的支持，力求方向明确、进度均衡、力度适当。基础设施投资则主要保证在建项目投资需要。

信贷政策将重点保证流动资金需要和重点建设项目资金需要，加大对就业、“三农”、助学、灾后重建等经济社会薄弱环节，以及对战略性新兴产业、产业转移、节能减排等关键领域的支持力度，有效缓解小企业融资难问题。同时，确保符合条件的中央投资项目配套贷款及时落实到位，严格控制对高耗能、高排放行业和产能过剩行业的贷款，提高用于技术改造、中小企业、消费以及支持存量调整的并购贷款比重，着力优化信贷结构。

4、资本市场可能扩容。针对当前市场流动性充足，通胀及资产价格泡沫压力依然较大的局面，且从吸纳流动性方式的安全性、积极性和建设性来看，在对募集资金严加监管的前提下，积极有序引导资金进入资本市场，不仅有利于疏导吸纳过剩的流动性，避免其进入农产品和房地产投机投资领域，降低通货膨胀压力，还有利于促进资本的形成，进而推动实体经济的发展。因此，未来证券市场扩容的步伐将可能加快。

5、清理规范地方投融资平台的节奏和力度将微调。全国性的地方融资平台贷款还本付息高峰期将于2012左右来临，届时地方平台所诱发的财政金融风险可能加大。预计国家有关部门会抓住高峰年来临之前的缓冲期，加快进行规范清理和风险排查。同时，为避免引发融资需求萎缩和宏观紧缩效应，预计国家将进一步区别政策对象、细化分类处理，并适度调整清理工作和力度和节奏。此间如果调控失度或出现严重的风险暴露，中央很可能通过再次放松流动性以实现风险展期，避免大规模融资紧缩对经济的破坏。

6、房地产市场调控将长期持续，并逐步调整侧重。本次调控是国家具有综合性、长远考虑的战略举措。如果不出现经济明显下滑，国家将继续保持政策压力相对稳定。预计短期将重点贯彻执行好已出台各项政策，不会继续密集出台相关抑价措施，中长期针对购房群体和商业银行的部分限购措施则将逐步退出，对房地产的调控侧重点将从直接针对购买行为转向增加供给并改善供给结构，从权宜性的调控手段向促进房地产市场健康有序发展的制度建设切换。

一是房产税改革试点可能逐步推开，通过引导对中长期房价的预期抑制市场投机活动。二是将大力构建多层次保障性住房体系，重点加强廉租住房和公共租赁住房建设。鉴于全国大范围推开房地产税制改革尚需时日，短期内难以发挥较大作用。因此加快推进保障性住房建设将是今后一段时间调控房地产市场的重要手段。同时，保障性住房建设还将为我国加快推进城市化进程创造有利条件，在不影响住房总供给的条件下，兼得改善民生与抑制房地产价格过快上涨两利。

此外，针对近期房地产调控和加息政策背景下开发贷款环比增速和房地产新开工项目数急速下滑态势，国家可能加大对中小开发商资金筹措难等问题的关注，采取相关措施，防止因大面积出现开发企业资金链断裂而引发新一轮商品房供给不足。

7、一些关键领域的改革将启动。“十二五”时期，财税金融、要素价格、垄断行业等一些重要领域和关键环节的改革将启动。譬如，将启动收入分配制度改革，大力促进社会公平正义；将深化农村产权改革，促进土地依法流转；将启动房产税改革，培育地方主体税种，并赋予省级政府一定税政管理权限；将试点存款利率适度上浮，通过金融要素定价机制促进经济结构调整等。这些改革的推进将进一步释放出中国经济的活力，从体制机制上切实促进经济发展方式的转变。

二、2011年我国宏观经济走势预测

现状：通胀压力明显和经济运行的不确定性增大

2011年，自2008年以来的通胀预期终于变为现实，公众切实感受到了通胀的压力。国家统计局的最新数据表明，2010年11月份居民消费价格指数（CPI）为5.1%，已创28个月来的新高。预计全年均值将超过年初预期的3%。说明抑制通货膨胀已成为我国2011年经济工作的重中之重。

本轮通胀的形成因素异常复杂，既有来自于国际社会（尤其是美国）的输入性通胀压力，又有国内市场的流动性过剩、农产品（17.61，0.69，4.08%）涨价、劳动力成本上升等原因。

另一方面，整个经济运行的不确定性增大。首先是世界经济复苏向好的趋势减缓，这主要是因欧洲债务危机所致，“中国制造”的国际需求将进一步减弱。其次是美国的第二轮量化宽松货币政策实施，导致美元贬值，从而使中国的出口更加困难。再次是我国农业的增产问题。农业是基础，农业不稳，全盘皆输。截至今年，我国农业已连续7年大丰收，实现了“七连增”。但2011年，是否还会保持这样的大好局面，具有很大的不确定性。

政策：积极的财政政策和稳健的货币政策

为增强宏观调控的针对性、灵活性和有效性，此次中央经济工作会议提出，2011年我国宏观经济政策的基本取向应积极稳妥、审慎灵活，实施积极的财政政策和稳健的货币政策。

“积极”是要继续发展经济。面临严峻的就业问题，就必须保持一定的经济增长速度，所以要“积极”。“稳健”是要控制通胀。通胀压力很大，要防止经济过热，就必须“稳健”。可以看出，宏观经济政策的基本取向和具体政策是互相对应的，体现出中央政府的深思熟虑和综合考量。

就财政政策而言，从2008年11月起，我国已实施了两年多积极的财政政策，为应对国际金融危机的冲击、稳定经济作出了重要贡献。2011年的财政支出，将更加突出改善民生和结构调整，将更多的资金用于“三农”、科技、教育、文化等社会建设，用于完善社会保障制度。明年中央政府为落实积极的财政政策，有可能继续实行结构性减税。如为了拉动内需，就要增加居民收入，这样在结构性减税的安排上，可能会更加注重社会成员之间收入分配差距的调节，通过一系列带有总体减税倾向的安排，实现低收入群体减税增收的目的。

就货币政策而言，“稳健”二字意味悠长。在保证经济平稳运行的前提下，稳健的货币政策主要就是要化解我国货币政策面临的两难——相冲突的货币政策和汇率政策。一方面，要回收巨量的货币流动性，控制物价；另一方面，要阻击国际热钱的流入。但前者由于商业银行信贷投放压力较大、信贷投放惯性较强、外汇占款规模上升、历史存量较高等因素而困难重重；后者则由于美国可能会实施第三轮量化宽松货币政策、欧洲债务危机继续深化等因素而难以控制。后者的不可控性，完全可能使我们回收流动性的所有努力被国际热钱的大量流入所抵消。因此，不排除在2011年的适当时机，货币政策由“稳健”重新走向“从紧”的可能。

展望：较快运行的经济和较高的通胀压力并存

2011年，可能是中国经济发展形势最为复杂从而最难以驾驭的一年：宏观经济的下行力量和上行力量互相角力、同时存在。

下行力量主要体现为中央政府对待GDP的淡定、出口的减少、内需的不足以及转变经济发展方式、进行经济结构调整的实际需要等。尤其是当今年4月份我国GDP总量领先日本排名世界第二之后，中央政府对待GDP的态度变得优雅而从容。这具有很强的示范效应和导向作用，地方政府的“GDP崇拜症”似乎得到一定程度的缓解和遏制。

但宏观经济的上行力量仍是主要的。第一，2011年是“十二五”规划的开局之年，地方政府的投资冲动可以理解，新规划中的“战略性新兴产业振兴计划”、“区域发展规划”、“民生工程”、收入分配政策的调整和可能出现的新的消费刺激政策等，都将有效地对冲各种下行力量，起到极强的宏观经济刺激效应。第二，城市化进程的加快，将持续成为支撑经济较快运行的基本力量。第三，当前严峻的就业压力也要求有较高的经济增长速度。经济增长率高，劳动力需求大，就业机会多，这是经济规律。因此，出于现实的政治考量，也应保持经济的较快增长速度。

两种力量角力的结果可能会使2011年的经济增速保持在8%—9.5%之间。当然，由于稳健的货币政策的实施，全年经济增速可能会呈先慢后快的态势。

中央经济工作会议还传递出一个非常明确的信号，即2011年政府将应对通胀压力作为优先考虑的问题，为此将容忍较低的经济增长速度。如此考虑，恐怕主要基于以下几点：第一，过剩的流动性是否能够按照央行的意愿进行大规模回收是一个难题。第二，由食品类商品开始的涨价潮可能会在明年继续蔓延，导致物价的全线上涨。第三，房地产市场一直是中国经济的重要支撑力量，地方政府可能出于对地区GDP增幅大幅滑落的担忧，不愿对房地产市场进行强有力的调控。如果房地产市场坚挺，则钢材、水泥、煤炭等生产要素的价格就不会降下来。第四，欧美国家为刺激经济，将继续实施宽松的货币政策已毫无悬念。如此，大量热钱必将通过各种途径进入我国，大大增加了我们控制和回收流动性的难度。

所以，较高的通胀压力可能是2011年我们不得不继续面对的一个梦魇。对此，我们应有充分的心理准备。

总之，2011年，中国经济一方面要保持较快的增长，另一方面又面临较高的通胀压力。积极的财政政策和稳健的货币政策其实分别对应的正是这两方面。积极的财政政策是为了刺激国内需求，以调整结构、转变方式；而稳健的货币政策则是为了抑制通胀和资产价格泡沫。这反映了中国政府的两难，也在考验着中国政府的智慧。

第四节 政策、法规环境分析

一、行业基本政策方向分析

工信部正在开展十二五发展规划的研究，海洋工程设备产业将考虑在列，希望这个具有千亿产值规模的新兴产业能成为国民经济新的增长点，并获得政策、资金等支持。这意味着，我国海洋油气钻采装备将面临巨大商机。

工信部此次制定十二五发展规划，将把海洋工程设备列入国家支持领域范围内。这意味着，国家希望通过这一新兴产业的发展为国民经济带来收入。海洋工程装备是一种高技术、高附加值产品，比如，过去两年，陆地钻井投资井数估计是海洋的几十倍，但投资额不到海洋的二分之一，海洋钻井附加值大大高于陆地钻井，起码是10倍，牵扯到上下游产业链更多。

在工程机械行业大力发展的前景下，受国家政策扶持、投资拉动和进口替代的石油钻采、海洋工程将得到大力发展。

二、2005-2010年行业重点政策、法规

1、装备制造业调整和振兴规划

装备制造业是为国民经济各行业提供技术装备的战略性产业，产业关联度高、吸纳就业能力强、技术资金密集，是各行业产业升级、技术进步的重要保障和国家综合实力的集中体现。

为应对国际金融危机的影响，落实党中央、国务院关于保增长、扩内需、调结构的总体要求，确保装备制造业平稳发展，加快结构调整，增强自主创新能力，提高自主化水平，推动产业升级，特编制本规划，作为装备制造业综合性应对措施的行动方案。规划期为2009－2011年。

石化产业。以石化产业调整和振兴规划确定的工程为依托，以千万吨级炼油、百万吨级大型乙烯、对苯二甲酸（PTA）、大化肥、大型煤化工和天然气输送液化储运等成套设备，大型离心压缩机组、大型容积式压缩机组、关键泵阀、反应热交换器、挤压造粒机、大型空分设备、低温泵等为重点，推进石化装备自主化。

2、石化产业调整和振兴规划

石化产业是国民经济的支柱产业，资源资金技术密集，产业关联度高，经济总量大，产品广泛应用于国民经济、人民生活、国防科技等各个领域，对促进相关产业升级和拉动经济增长具有举足轻重的作用。为应对国际金融危机的影响，落实党中央、国务院关于保增长、扩内需、调结构的总体要求，确保石化产业稳定发展，加快结构调整，推动产业升级，特编制本规划，作为石化产业综合性应对措施的行动方案。规划期为2009－2011年。略……

第五节 水平井、定向井、钻井装备及器具新技术研发、应用情况

2010年8月，国产第二代斜井钻机——ZJ20DBX 钻机在宝石机械公司研制成功，目前国内尚没有其他厂家生产此类钻机。有关专家评价说，国产第二代斜井钻机设计新颖，技术性能先进，首次应用国产井口自动化工具，机械化、自动化程度高，对直井钻机的发展也将起到推动作用。

ZJ20DBX 斜井钻机是利用井架倾斜一定角度后，由地面开始钻斜井，可完成斜直井、斜定向井、斜丛式井的钻探。该钻机主要用于斜深 2000米以内的海洋、海滩、陆地上浅层油气井钻井，或用于建筑物下面、沼泽地带、下陷地区等地形复杂区域的钻井，具有常规钻机无法比拟的优势。

据介绍，宝石机械公司于 1994年成功研制了国内第一代 ZJ15X斜井钻机， 2000米斜井钻机是宝石机械公司开发的第二代斜井钻机。该钻机整体采用橇装模块化设计，搬运十分方便；绞车、顶驱、泥浆泵都采用交流变频电驱动，机械化程度比较高；与常规钻机相比，还可减少井场占地面积和钻机的移运时间。

第六节 水平井、定向井、钻井装备及器具国外技术发展现状

近年来，国外水平井钻井技术不断发展，突出的表现在地质导向技术、旋转导向技术、自动化（闭环）钻井技术以及配套工具的研制及使用。

（1）地质导向技术

在20世纪80年代,随着定向井和水平井钻井技术的发展,导向钻井系统应运而生,具有弯外壳或偏心稳定器的井下动力马达(称之为“导向马达”)替代了直动力马达和弯接头。将导向马达与无线随钻测斜系统相结合,成功地实现了定向井和水平井钻井的几何导向。在此基础上,1989年开发成功第一代无线随钻测井系统,使定向钻井技术由几何导向发展到地质导向。

地质导向技术就是根据地质导向工具提供的实时地质信息和定向数据，辨明所钻遇的地质环境，并对待钻地层的情况进行预测，引导钻头进入油层并将井眼保持在产层中。地质导向钻井系统包括近钻头测量地质导向工具和功能完备的地面信息处理系统两大部分。当地质情况复杂或在薄产层中进行导向钻井时，测量点(即传感器)与钻头之间的距离和前导模拟软件的作用就显得极为突出。地质导向钻井要时刻注意钻头位置、当前井身轨迹、未来井身轨迹及必要的井身轨迹校正。但仅仅依靠近钻头的电阻率、井斜及自然伽玛等参数对已钻井眼进行评价有时会存在明显的不足，还需要利用前导模拟软件对未钻地层的相应参数进行预测，以便更有效地指导水平井施工。

地质导向技术能够把所有可以获得的信息综合到总体钻井计划和钻井过程中，允许在钻井作业期间的任何时候调整钻井计划，其优点包括：及早识别地质条件的显著变化，指示井眼是否正进入意料之外的岩性地层，提高井眼在油层中延伸的能力，并有助于进一步明确地质构造的变化。

Anadrill公司于1992年底研制出地质导向钻具，1993年5月在美国休斯敦海上技术会议上展示了其名为IDEAL综合钻井评价和测井系统的地质导向工具，这是第一个在导向泥浆马达和近钻头稳定器上安装测量仪器的工具。IDEAL地质导向工具的关键是方向传感器和测井传感器接近钻头，这些钻头传感器可测得离钻头1～2m范围内的方位、地层电阻率、伽马射线、转速和井斜等，并把这些钻头附近的数据传到MWD系统，以便更好地引导钻头穿过薄层和复杂地层。用地质导向工具可以精确地控制井眼的垂深，避免水锥和气锥，准确地穿越地层，并带来巨大的经济效益。此后Halliburton、Baker Hughes INTEQ和挪威国家石油公司(Statoil)等公司也相继研制出了他们各自的地质向导工具。

目前四参数组合随钻测井仪已成为标准随钻测井仪器，可以随钻测量原状地层的真电阻率、体积密度、中子孔隙度和自然伽吗。正在出现的六参数组合随钻测井仪，是在四参数的基础上增加了声波速度和光电指数，提供更加丰富的地层评价信息。可测量的参数包括井斜、方位、工具面、井下钻压、井下扭矩、井下震动、自然伽马、地层电阻率、密度、中子孔隙度和环空温度。与早期的随钻测井相比，现在的随钻测井仪器可靠性高，稳定性强，可更好地评价油、气、水层。随钻测井为用户实时提供决策信息，有助于避免井下复杂情况的发生，引导井眼沿着最佳轨迹穿过油层。目前从井下往地面传输随钻测量数据的技术主要是泥浆脉冲传输技术，近年来电磁波传输技术应用已有很大进展。

（2）旋转导向钻井系统

采用导向马达钻定向井或水平井时，改变井眼方位或井斜角的过程大多是在滑动钻进的方式下完成的，常会带来一些低效作业因素，比如难以保证预期的工具面（在磨阻教大的情况下）、井眼清洁效果差（特别是在大斜度井中）、难以施加钻压（钻柱不旋转时的摩擦阻力要大于其旋转时的摩擦阻力）、不能和最合适的钻头（针对地层）匹配使用、以及泥浆马达本身出现故障并可能造成MWD工具出现故障等等，从而降低钻井效率。推出旋转钻井系统的目的就是减少或完全消除这些缺陷。CAMCO、APPLETEN和AMOCO等公司最早研制旋转导向系统，此外还有剑桥钻井自动化系统以及被称为DDD稳定器的系统等。

目前,世界上较成熟的旋转导向钻井系统有BAKERHUGHSE INTEQ公司的AutoTrack SCLS系统、Schlumberger Anadrill公司的Power Driver SRD系统,以及SperrySun公司的Geopilot系统。

（3）自动化钻井技术

无论是钻何种类型的油气井,还是采用何种旋转钻井方式,都存在着钻井效率问题,这也是钻井技术研究与发展的本质所在。影响钻井效率的主要问题可归结为钻进时的“间断”。目前造成“间断”的主要原因包括:接单根,更换钻头和底部钻具组合等,钻具失效、井眼失稳(漏、塌、喷、卡、阻)、纠斜作业、非随钻测量、达不到最优决策,以及多层次井身结构等。为了减少钻进“间断”,必须不断研究和提高钻井整体技术和装备水平,尤其是信息化、智能化及自动化钻井技术的研究与开发需要不断加强。

要实现自动化钻井，就必须首先实现闭环钻井，也就是全部钻井过程依靠传感器测量各种参数，依靠计算机获取数据并进行解释和发出指令，最后由执行机构完成动作，使整个钻井系统成为一种无人操作的自动控制系统。这种闭环钻井系统的主要优点是节约时间，提高精度，减少人为误差，减少体力劳动，既可以严格按预定轨迹钻进，也可以完全根据地下情况钻进。闭环钻井系统一般由井下执行机构、测量系统及控制系统组成。在钻进过程中,井下执行机构的动作应根据控制系统的指令来完成,而控制系统所发出的指令则应根据设计井的要求和实钻测量反馈信号来确定。井下闭环钻井系统的未来发展必将以井下执行机构(底部钻具组合)的不断更新、测量系统的不断完善及自动化控制程度的不断提高为基本特征。井下闭环钻井系统能够在地下极其复杂的地质环境及非常恶劣的工况下进行有效的工作,能够精确探测前方和周围的地质环境及本身的状态,进而做出正确的分析和决策,并且能够自动适应所处的工作环境,沿着预定的路线或要求到达地下终极目标。井下闭环钻井系统是自动化钻井的核心,是多种高新技术和产品的进一步研发及其微型化集成的结果,代表着未来钻井与掘进技术的发展趋势,可望在21世纪前半叶实现。

国外在自动化研究方面取得的实际成果目前主要有：德国的VDS自动垂直钻井系统、英国的AGS自动定向钻井系统和挪威的KOLIBOMAC连续软管钻井系统。其中，德国的ADD自动垂直钻井系统应用得最为成功。略……

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