立足高水平科技自立自强 打造石油工程技术利器

CNPC-IDS旋转导向系统研发与应用纪实

旋转导向系统由地面系统和井下仪器组成，集机、电、液、测、控等高精尖技术于一体，系统集成度高，是助力油气勘探开发提质、提速、提效、提产的核心利器，被誉为钻井工程技术“皇冠上的明珠”。

自二十一世纪初，国内多家机构就开始探索旋转导向技术，但由于难度高、国内配套能力不足等原因，未能形成在陆上油田可工业化应用的产品。国外公司技术垄断，仪器工具数量少且使用成本高，严重制约了非常规油气的规模效益开发。

中油技服打破传统科研模式、集中优势力量，中油测井作为项目实施主体，始终坚持关键核心技术的自主创新，不断突破国外技术壁垒，历经六年成功研发出CNPC-IDS智能导向系统，实现了从常规导向到智能导向、从工程导向到地质导向、从现场控制到远程控制、从依赖进口到出口外销的跨越性发展。

资源整合，形成科技创新合力

国外主要油服公司自20世纪90年代开始陆续推出商业化应用的旋导产品，2018年已实现旋导产品的规格系列化、高造斜率、多种地质参数随钻测量等。当时，国内旋转导向钻井技术整体还处于研发、试验、初步推广阶段。中国石油所属多家工程技术企业也都开展了相关研究工作，取得了不同程度的进展。但从总体上看，旋转导向技术尚不成熟，整体处于样机试验阶段，急需整合各家力量，实现资源优化配置、技术协同创新。

2018年10月，中国石油创新科研管理模式，采取“顶层设计、统一标准、集中投入、集中研发、成果共享”的研发思路，从所属5家钻探公司、中油测井、工程院等单位抽调23名技术骨干，组建起了一支专注于旋转导向系统研发的团队，加快了旋转导向关键技术攻关与产品定型的步伐。

从建立统一的机械、电气标准，针对核心技术掌握不足的问题，制定出攻关目标和方案，到集中力量攻克非接触传输、导向控制、旋转定位、弱信号检测、液压执行机构精确控制与标定等技术，两年半时间科研团队一个个日日夜夜的潜心攻关终于取得了突破性进展——系统总体设计及工程化应用研究、旋转导向地面系统研制、井下测量及导向控制系统研制、井下动力及双向通讯系统研制、导向工具研制等5个方面获得24件发明专利授权，形成高可靠双向通讯系统、无线传输系统、三维导向控制算法等多项创新成果，在液压模块和真空注油机等方面打破了国外技术封锁，初步形成了拥有自主知识产权的6.75英寸IDS智能导向系统，并完成7口井的现场试验。其中，“井下液压定向系统状态测试装置及标定方法和高精度液压执行机构标定技术”被认定达到国际先进水平。

专业分工，推进装备产业化进程

2021年4月，中油技服综合考虑研发团队人员发展和业务分工，将项目组整体划归中油测井。

中油测井聚焦旋转导向专项技术攻关，加强长期发展规划，成立智能测导专班、旋转导向研究所，组建智能导向研发应用联合项目组，组成由首席专家领衔、企业专家具体负责、一二级工程师为核心的研发团队，实行“平台+项目”矩阵式管理，充分发挥研发、制造、服务、应用“四位一体”优势，加强旋导技术现场试验与改进完善，提升系统的稳定性、可靠性和在深层页岩气井的作业能力，先后攻克了旋转导向力矢量控制、多扇区方位伽马成像、动态工程参数测量、微弱信号检测和复杂环境下编解码等5类21项核心技术，突破了高温液压闭环标定技术“卡”点，促使该系统在高温环境下的可靠性大幅提升。

2022年起，中油测井紧密围绕川渝深层页岩气勘探开发，推进智能导向系统现场应用，加速创新成果转化，在四川广汉页岩气旋转导向维保中心进行“服务+推广”“试验+改进”的靠前滚动式研发，实现了高温、高造斜、高可靠装备定型。

同时，中油测井在系统推广应用中强化工程地质一体化，持续完善升级区域标准化施工模式，狠抓前期工具准备及施工方案设计、参数控制、细节把握，于2023年9月利用自主研制的CNPC-IDS智能导向系统在川渝地区自贡流转区块自205H53-3井圆满完成3553米至5248米的导向钻井作业，单趟钻进1695米，循环305小时，打破了国际知名油服在自贡区块单趟进尺1642米的最高纪录，同时创造了该系统单趟最长循环使用时间纪录。

同年11月，中油测井自主研发的高温型智能导向系统在川渝地区深层页岩气大安106井旋转导向单趟进尺2524米，最高作业温度151摄氏度，刷新大安区块旋转导向作业单趟最高进尺纪录，同时创造了该系统最高作业温度纪录，实现高温高压、高振动、高密度等恶劣井眼环境中的长时间稳定可靠运行。

截至目前，6.75英寸CNPC-IDS智能导向系统已实现海外批量销售，在国内西南、长庆、塔里木、新疆、辽河、大庆等油气田累计应用百口井，进尺突破11万米，解决了水平井、大位移井等钻井易托压、轨迹控制难、钻速慢、水平段延长困难等难题，为我国非常规、超深油气藏经济高效开发提供了重要装备与技术支撑。

技术迭代，实现产品系列化发展

近两年来，中油测井结合区块特点，围绕致密油、致密气开发难题，制定了针对性作业与维保方案，加大自研技术推广应用力度，持续验证该系统在不同区块的适应性与稳定性，继续攻关175摄氏度、全尺寸系列智能导向系统。

研发人员围绕6.75英寸高温版智能导向系统研发，依托中油技服智能导向系统研发（二期）项目，在智能导向高温电路技术上取得突破，形成了3串6.75英寸、175摄氏度高温智能导向工具，完成了12口井的现场试验应用，对解决川渝深层页岩气开发所面临的高温旋转导向工具短缺问题具有重要意义。

为推进CNPC-IDS智能导向系统系列化，扩展装备应用场景，中油测井在6.75英寸智能导向系统基础上，持续攻克狭小空间下高强度结构设计、高集成电路设计、高可靠液压执行机构设计等难题，形成高性能传感器抗振、高效能无线能量/信号传输、高精度三维动态测量等多项关键技术，成功研制出4.75英寸小直径智能导向系统，并于今年8月在苏里格气田苏53-66-20H井圆满完成首口井现场试验，造斜段平均机械钻速提高15.8%，填补了国内空白。

从被认定整体达到国际先进水平，到斩获中国石油石化装备行业新技术、新产品、新材料杰出创新成果奖，再到如今小直径旋导装备技术取得突破性进展，中国旋转导向技术焕发出勃勃生机，展现出了强大的竞争实力。当前，中油测井研发团队正立足高水平科技自立自强，踔厉奋发，加快培育发展新质生产力，持续完善旋转导向系统温度、尺寸系列化研究，开展多种地质参数随钻测量技术、高速传输技术、井下闭环控制技术、地质工程一体化技术、智能决策控制技术等的攻关，推动智能测导装备高质量发展。（杨倩 罗义 范永涛）