钻井与完井工程教材第一章绪论.docx

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钻井与完井工程教材第一章绪论

第一章、绪论

第一节、钻井完井工程在石油工业中的地位

石油和天然气作为世界上的要紧能源和优质化工原料，是现今社会经济进展中重要的生产力要素之一。

目前，世界能源消费的结构比例为：

石油40％，天然气％，煤炭％，核能％，水电％，石油和天然气的比例占到世界能源消费的％。

一个国家对石油和天然气的拥有量和占有量已成为综合国力的重要标志。

石油在一个国家的国民经济中的地位和作用是超级重要的，它关于经济、政治、军事和人民生活都有极大的阻碍。

石油工业是从事石油勘探、石油开发和石油加工的能源和化工原材料生产部门。

钻井是石油勘探、石油开发的一个超级重要的环节和手腕。

活着界范围内，油田在石油勘探时期的总投资中钻井的费用达到55%—80%，在石油开发时期的总投资中钻井的费用超过50%，从中可见钻井工作所占的比重。

一个国家在钻井技术上的进步程度，往往反映了那个国家石油工业的进展状况，因此，许多国家竞相宣布本国钻了世界上第一口油井，以显示他们在世界石油工业进展史曾经做出的奉献和所处的地位。

石油勘探有多种方式，但钻井是最重要也是最终判定地下是不是有油的手腕。

当一个地质圈闭经钻探并取得了有工业开采价值的油气流后就算找到了一个油田。

下一步的工作确实是进一步弄清楚那个油田的具体范围和出油能力。

因此，在钻探进程中发觉油气后，就应当即查清油层的层数、深度、厚度，并要弄清油层的岩性和其他物理性质，还要对油层进行油气生产能力的测试和原油性质的分析，然后再进行扩大钻探，进一步探明圈闭含油气情形，算出地下的油气储藏量有多少。

如此，对一个油田来讲，它的初步勘探工作才算终止。

通过地质勘探，发觉有工业价值的油田以后，就能够够着手预备开发油田的工作了。

油田开发是指在熟悉和把握油田地质及其转变规律的基础上，在油藏上合理的散布油井和投产顺序，和通过调整采油井的工作制度和其它技术方法，把地下石油资源采到地面的全进程。

油田从详探到全面投入开发的工作顺序一样为：

在见油的构造带上布置探井，迅速操纵含油面积；在已操纵的含油面积内，打资料井，了解油层的特点；分区分层试油，求得油层产能参数；开辟生产实验区，进一步把握油层特性及其转变规律；依照岩心、测井和试油、试采等各项资料进行综合研究，作出油层分层对照图、构造图和断层散布图，确信油藏类型；油田开发设计；依照最靠得住、最稳固的油层钻一套基础井网，钻完后不投产，依照井的全数资料，对全数油层的油砂体进行对照研究，然后修改和调整原方案；在生产井和注水井投产后，搜集实际的产量和压力资料进行研究，修改原先的设计指标，定出具体的各开发时期的配产、配注方案。

由以上油田的开发工作顺序可知，油田开发能够说是用钻井的方法证明油气的散布范围，而且有井能够投入生产而形成必然生产规模。

在石油勘探、开发各个时期的一起特点是都要钻井。

如在地质普查时期，为了研究地层剖面，寻觅储油构造，要钻地质井、基准井、制图井、构造井等。

在区域祥探时期，为了寻觅油气藏，并详细研究其储量、性质，要钻预探井、详探井、边探井等。

在油田开发时期，为了把石油、天然气开采出来．更需要钻井，如生产井、注水井、观看井等。

石油钻井类型按性质和用途一样分为：

地质探井（基淮参数井）。

是指在很少了解的盆地和凹陷中，为了了解地层的沉累年代、岩性、厚度、生储盖层组合，并为地球物理说明提供各类参数所钻的井。

预探井。

在地震详查和地质综合研究基础上所确信的有利圈闭范围内，为了发觉油气藏所钻的井；在已知油、气田范围内，以发觉未知新油气藏为目的所钻的井。

详探井（评判井）。

在已发觉的油气圈闭上。

以探明含油气边界和储量，了解油气层结构转变和产能为目的所钻的探井。

地质浅井。

为配合地面地质和地球物理工作，以了解区域地质构造，地层剖面和局部构造为目的。

一样利用轻便钻机所钻的井。

例如剖面探井，制图井，构造井等。

检查资料井。

在已开发油气田内，为了研究开发进程中地下情形转变所钻的井。

生产井。

开发油、气田所钻的采油、采气井。

注水井。

为合理开发油气田，维持油气田压力所钻的用于注水的井。

地质探井、预探井、详探井和地质浅井总称探井。

检查资料井、生产井、注水井总称开发井。

第二节、钻井与完井工程的要紧内容

现今的钻井技术已相当做熟，钻井的旋转钻井（见图1-1）方式也已被普遍采纳。

在旋转钻井方式中，钻井与完井工程的要紧内容如下：

一、钻进

钻进确实是用足够的压力把钻头压到井底岩石上，使钻头牙齿吃入岩石中，用钻杆带动钻头旋转破碎井底岩石，从而达到增加井深的目的。

加到钻头上的压力叫钻压。

钻压是靠钻柱的重量产生的。

钻进的快慢用钻速（一样称为机械钻速）表示，它是单位时刻里的进尺数，单位为米／小时。

另一种表示法是钻时，它是单位进尺所需要的时刻，单位为分钟／米。

钻进是钻井工程的要紧内容，它是指用钻头破碎岩石，使井眼不断加深的进程。

由于钻进，井不断加深，钻柱也要及时加长。

钻柱要紧由钻杆组成，钻进进程中，每当井加深了一根钻杆的长度后，就向钻柱中接入一根钻杆，那个进程叫接单根。

钻头在钻进进程中会慢慢磨损，磨损后就应予以改换。

为此需要将全数钻柱从井中起出来，改换新钻头。

换上新钻头后再从头将钻柱全数下入井内，那个进程叫起下钻。

但也可能因为其它缘故此进行起下钻。

阻碍钻速的因素要紧有岩石可钻性、钻头的类型、钻井液性质、钻压、转速、钻井液排量、钻头水力功率的大小等。

因此，研究地层的大体物理机械性质和大体的破碎规律和阻碍这些规律的因素，研究钻头破岩的机理、结构特点，制造工艺及其对地层的适应性，研究钻井液的性质与井眼平安和钻井速度的关系，研究钻井参数（钻压、转速、钻井液排量、钻头水功率）对钻井速度和井身质量阻碍的规律对平安、优质、快速钻井的方案的制定和组织实施都有极为重要的意义。

在研究各类因素对钻井速度、平安和井身质量阻碍规律的基础上，结合经济评判，成立效益目标，应用最优化理论，分析处置各类实验数据和钻井资料，制订出最正确钻井方案并用于指导钻井实践。

地层岩石的孔隙、裂痕中存有石油、天然气和水等流体。

它们具有必然的压力。

这压力因所处地层的深度、地域等条件的不同而有专门大不同。

这就要求在钻井进程中采纳适当的方法以适应之。

若是处置不妥，或将引发对产层的损害，或将发生溢流、井喷，给钻井施工带来困难。

因此，必需增强在钻井进程中对高压井的压力操纵及进展压力预测技术。

钻进时，钻头破碎井底岩石，形成岩屑。

随着井的加深，岩屑慢慢增加，它们积存于井底，阻碍了钻头接触新的井底，使钻头形成重复切削，降低钻进效率。

为此必需在岩屑形成后，及时把岩屑从井底清洗出来，这确实是所说的洗井。

洗井（见图1-2）是用钻井泵把钻井液打入中空的钻柱内。

经钻头水眼流入井底。

流入井底的钻井液把岩屑冲离井底。

然后携带岩屑从钻柱与井眼之间的环形空间中返到地面。

在地面上把岩屑从钻井液中分离出来，再把净化了的钻井液用钻井泵注入井内。

如此重复利用，往复循环，从而达到随钻洗井的目的。

钻井液还具有爱惜井壁、操纵井内压力等功用。

钻井液的性能好坏，直接关系到一口井钻井的成败。

如何配制出符合钻井工程要求的钻井液，是保证快速、优质、平安钻井的关键。

因此钻井液又有“钻井工程的血液”之称。

钻井液属于复杂的多相多级胶体—悬浮体分散体系。

它既能够是固体分散在液体中，或是液体分散在另一种液体中，也能够是气体分散在液体中，或是液体分散在气体中所形成的分散体系。

钻井液的性能与各类胶体性质都有紧密的关系。

如钻井液胶体的稳固性与破坏，处置剂的吸附、润湿、流变性，电解质的污染及其处置等等，都遵循着胶体化学的大体规律。

因此，凡是从事钻井工程专门是从事钻井液研究与应用的工作者，都需要把握胶体化学的理论基础。

从知足钻井完井工程的目标动身，设计和在施工中调配和保护钻井液体系，使之达到并维持所需的性能、指标，最终实现快速、优质、平安钻井。

二、固井

一口井在形成的进程中，需穿过各类各样的地层，各地层都有它自己的特点。

如有的地层岩石很坚硬，井眼形成以后井壁很长时刻不坍塌，有的地层那么很松软，井壁不易维持住，岩石从井壁上塌落到井内，易形成井塌、卡钻等复杂情形；有的地层那么含有高压油、气、水等流体，钻遇该该地层时，这些流体就要外涌；有的地层含有某些易溶盐，使洗井液性能变坏。

上述复杂情形有的可能钻过该地层后就消失了，但有的没有消失，继续给钻井工作造成麻烦。

为了爱惜井眼以便使钻井工作顺利进行，就必需对井眼进行加固，这确实是所谓的固井。

固井的方式是将套管下入井中，并在井眼与套管之间充填水泥，以固定套管，封固某些地层（见图1-3）。

根

据不同的地层情形和钻井目的，一口井可能要多次进行下套管固井。

钻完一口井总共下多少层套管、每层套管的尺寸和下入深度、每次固井水泥浆返深和水泥环厚度和每次固井对应的井眼尺寸称为井身结构。

井身结构设计是钻井工程的基础设计，它关系到油气井可否平安、优质、快速和经济钻达目的层和可否爱惜储层避免损害。

三、完井

完井是钻井工程最后一个重要环节，其要紧内容包括钻开生产层，确信井底完成方式，安装井底及井口装置等。

图1-3固井

含有油气流体孔隙性砂岩或裂痕性碳酸盐岩的储集层称为油气层，一样均有必然的压力，而且有较好的渗透性。

因此钻开油气层时，总会产生钻井液对油气层的损害或是油气层中的油气侵入钻井液。

当井内钻井液柱压力大于地层压力时，钻井液中的滤液或固相颗粒就会进入油气层中，使油气层渗透率降低，造成油气层的损害。

压力越大，时刻越长，对油气层的损害就会越大，就会降低油气层的产量。

反之，若是钻井液液柱压力小于地层压力时，油气水就会侵入钻井液中。

若是处置不妥，就会造成井喷失控事故。

因此，钻开油气层既要避免和减少对油气层的损害，又要避免井喷失控事故的发生。

井底装置是在井底成立油气层与油气井井筒之间的连通渠道，成立的连通渠道不同，也就组成了不同的完井方式。

只有依照油气藏类型和油气层的特性并考虑开发开采的技术要求去选择最适合的完井方式，才能有效地开发油气田、延长油气井寿命、提高采收率、提高油气田开发的整体经济效益。

完井井口装置包括套管头、油管头和采油树。

井口装置的作用是悬挂井下油管柱、套管柱，密封油管、套管和两层套管之间的环形空间、操纵油气井生产、回注（注蒸汽、注气、注水、酸化、压裂和注化学剂等）和平安生产。

第三节、钻井与完井工程技术的进展

初期的钻井技术是靠人们积存下来的体会指导打井．由于科学技术的进展，钻井技术也步入了科学化进展时期。

1948年显现了喷射钻井技术。

1958年前后显现了平稳钻井与井控技术。

1962年又显现了优化钻井技术。

80年代后期水平井钻井技术、爱惜油气层钻井完井技术有了大的进展和提高，专门是最近又显现了地质导向钻井技术。

由于这些钻井技术的显现，钻井技术不仅只有定性概念，而且有了定量概念，这就意味钻井技术从体会钻井时期进入到科学钻井的新的进展时期。

以下介绍最近几年来慢慢进展起来的钻井技术：

一、定向钻井技术

定向钻井指靠利用定向井仪器、工具、钻具和技术，使井眼沿着预定的斜度和方位钻达目的层的钻井技术。

定向钻井比简单直井多的确实是要选择井眼轨迹和井斜角。

它包括选择最适当的测量技术、确信最好的操纵工具、运用适当的治理体系和搜集相关的地质资料。

另外，定向井的设计程序可增加或阻碍下套管和注水泥进程、水力参数、扶正作用和完井技术。

图1-5

很多情形下需采纳定向井钻井技术（见图1-4）。

正对目的层的地表位置常常不能作为实际的井场位置。

通常包括衡宇建筑、河流、高山、口岸和道路。

在这些情形下，往往需要钻定向井达到目的层；定向井最多见的应用是在海上平台钻井（见图1-5）。

在大多数情形下，从一个独立的平台上打很多定向井比对每一口直井都成立一个平台经济得多。

在北海，一些平台能够钻多达60口定向井。

在陆上作业中，从单一井场打丛式并非太经常使用。

打丛式井的最大体原理是从经济上考虑，如管线、采油设备等。

苏联西部西伯利亚所钻的井，大部份是丛式井；钻定向井另一最常碰到的情形是侧钻。

要紧目的是使井眼偏移，绕过或离开障碍物，如卡住的钻柱。

通常，侧钻不能被称为是有操纵的定向钻井，因为它没有预定的靶心；定向井最引人注意的应用是钻救援井，使其和临近的井喷井的井底相交，以便把钻井液和水注人井喷井内。

这种钻井问题中的定向操纵是十分严格的。

因为和井喷井相交需要极为精准。

因此，井喷井定位需要特殊的测井工具；地质学家为了勘探可能确信丛式靶层，来勘探那些不能用直井钻的井。

必需钻穿一个靶层后，增加井眼方向达到下一目的层靶心（称为多目标井）。

目的层可能在二维平面内，这种情形只需改变井斜角。

另一种情形，需三维设计，这种情形必需改变井斜角和方位角，。

二、喷射钻井与优化钻井技术

喷射钻井1948年出此刻美国，60年代被大量推行应用，使钻井速度有了大幅度的提高。

它曾被誉为钻井技术的重大革命。

喷射钻井与一般钻井不同，一般钻井要求重压、快转、大排量。

而喷射钻井要求高泵压，喷嘴小，喷射速度高，适当排量、利用喷射式钻头。

钻井液从钻头喷嘴喷出的速度高，水马力大，冲洗井底好．清岩快，携岩好，与机械因素起联合破岩作用，从而提高了钻井速度。

喷射钻井要求有大功率的钻井泵，以产生高压高功率射流，喷射钻井要有寿命高的喷射式钻头；喷射钻井还要求有好的钻井液、具有抑制泥岩膨胀．有利于井壁稳固，剪切稀释性能好、粘度低、摩阻小、携岩好等特点。

随着喷射钻井技术的进展，喷射钻井理论也在进展，钻井水力学研究了射流的特性与喷嘴结构及水力参数对破岩、清岩的作用，到60年代形成了完整的环空水力学理论，在这同时也研究了固控理论。

通过以上工作大体上弄清了钻井各可变参数在不同地层中与钻速的关系，成立了能量计算数学模式，为进展最优化钻井打下了基础。

60年代后期，美国钻井技术进入自动化钻井时期，在喷射钻井基础上进展优化钻井技术，应用运算机技术，进行钻井设计、施工，井斜操纵，井眼压力操纵，专门是应用在定向井、丛式井的设计中，通过利用运算机扫描技术监探井眼轨迹避免井眼相碰等都发挥了前所未有的作用。

我国利用喷射钻井技术始于60年代，研究喷嘴结构与钻井水力学，1973年通过消化应用喷射钻井理论，研制了喷射式聚晶金刚石钻头，1975年第一在成功油田组织喷射钻井实验，1978年开始在全国推行喷射钻井、低固相钻井液和喷射钻头三大技术。

该项技术的推行利用，给国家节省了大量资金。

优选参数钻井即优化钻井技术，它是喷射钻井技术的继续和进展，喷射钻井能优选泵压、排量、喷嘴、喷速、钻压等。

优化钻井技术不但能优选以上参数，还扩大到钻头选型、钻井液选择、环空流变参数等。

因此，优化钻井技术推行后，对钻井规律有了更全面、更深刻的熟悉，钻井速度提高，本钱下降，取得了专门好的成效。

三、平稳压力钻井与井控技术

平稳压力钻井技术的发觉是钻井技术的一大进步，。

它是美国1948—1968年间科学化钻井时期进展起来的。

平稳压力钻井也称近平稳压力钻井，是指钻井时井简内液柱压力与地层

压力接近平稳，如此钻井速度快，对油气层损害少。

钻进时井筒内液柱压力与油气层压力差值的大小，代表了钻井水乎的高低。

这是因为差值越小，对油气层损害越小，但差值越小，钻井易发生事故。

因此要实行平稳压力钻井，又要不发生事故，就要有高水平的钻井技术。

我国此刻每一年找到的储量中，大部份为低渗透油层，因此实行平稳压力钻井，减少对油气层

损害，专门是探井有利于发觉油气层，不丢掉油气层，对生产井也有利于提高单井产量。

在“六·五”期间以前，由于我国尚未开展这项技术，对地层压力把握不够，加上缺少套管，一样裸眼井段长，为了避免井坍，钻进时利用的钻井液密度偏高，对发觉油气层造成不良阻碍。

1980年我国开始利用平稳压力钻井技术，已取得专门大功效。

推行平稳钻井与井控技术，不但大大减少了井喷失控事故，而且也有利于发觉油气层，减少对油气层造成的损害。

四、水平井钻井

水平井由于能穿过更多的油层，从而提高油井单井产量和提高注入量（注水、注汽等），取得更高的采收率（见图1-6）。

水平井还适合开发一些用直井方式无法开发或开发效益很低的特殊油气藏，如裂痕性油藏、稠油油藏、低渗油藏和底水油藏等。

因此，80年代水平井技术在国际石油工程领域内取得迅速进展，很多人称水平井技术是石油工业技术的—大革命。

水平井具有很高的经济效益。

钻水平井产量一样为直井的4—6倍，水平井产量高，—般说，水平井水平段越长，产量越高，不仅新钻水平井产最高，确实是在老油田、枯竭的或废弃的井中钻水平井也可取得明显的增产成效。

80年代后期，水平井每米本钱为邻井的1．5倍。

但出于水平井产量为直井的4—6倍，尽管钻井本钱高一些，总的水平井的经济效益仍是超级好的。

钻水平井开发许多类型的油气藏比直井可大幅度提高产量，适合用水平井开发的油气藏类型有：

裂痕性油气藏；低渗透油气藏；薄的或层状油气藏；稠油油藏。

水平井还有利于减缓水、气锥进。

水平井的钻井完井技术要紧包括：

水平井的优化设计、持续的随钻测量技术、先进的导向钻井系统、知足水平井钻井需要的优质的钻井液和完井液和水平井完井技术。

80年代前钻水平井技术还不够成熟、配套，进入80年代后，新的工具、工艺技术不断显现：

配套的钻具组合、适合水平井利用的（包括弯外壳、铰接、单弯、双弯）螺杆钻具、随钻测量仪器、高效钻头、优质泥浆、固井工具和固井技术、电测射孔技术等。

有了以上条件，水平井技术尔后必然会有专门大进展。

五、爱惜油气层的钻井完井技术

油气层爱惜技术最先是50年代提出的，至80年代末形成了系列配套的储层评判，工程评判实验技术，进展和应用了一些对地层损害小的钻井液，完井液，并在现场应用，90年代加倍完善配套。

爱惜油气层技术进展快主若是熟悉上的提高，开始时以为钻井液密度高了损害油气层严峻，也有的人以为损害油气层主若是钻井施工造成的，这些不全面熟悉随着科学技术的进步慢慢在改变，以为对油气层造成损害主若是井内液柱压力大于地层压力造成的，那个压力差越大，对油气藏造成的损害越大，而不是钻井液密度大对油气层造成损害大。

事实上对油气层造成的损害贯穿在整个施工进程，包括油气层的钻进、测井、固井、射孔、酸化、压裂、洗井、注水、修井等作业施工进程均能对油气层造成损害。

熟悉上另一个提高确实是应该针对不同类型油气藏岩层特点利用不同的钻井液、射孔液、酸化液。

这些工作液要和油气层岩性配伍，才能减少对油气层造成的损害。

而不是无目的地降低失水，减少固相含量等。

为爱惜油气层还要利用平稳压力钻井技术，利用合理钻井液密度，这是前提。

我国在爱惜油气层整体技术上巳达到了国际80年代末水平。

这些技术包括岩性测定与分析和储层灵敏性评判技术、油气层损害机理研究、矿场油气层损害评判技术、爱惜油气层的钻井液完井液技术、爱惜油气层的固井技术、负压射孔技术和爱惜油气层的酸化压裂投产技术。

六、欠平稳钻井

所谓欠平稳钻井，确实是成心将井中钻井液静液柱压力操纵在低于产层压力下钻井。

早在本世纪50、60年代，为了避免井漏和提高钻速，人们就提出并应用欠平钻井技术钻井，但由于平安方面的考虑，未能引发人们的重视，其进展也相应滞后。

但在90年代以来，欠平稳钻井却受到了人们的高度重视，国外许多公司在大力研究和应用这项技术。

美国能源部最近几年来还资助了一项旨在研究和开发欠平稳钻井及完井新技术的综合研究打算。

欠平稳钻井技术受到人们高度重视的要紧直接缘故是：

应用这项技术钻井能够有效地减轻地层损害而提高油气产量。

其间接缘故那么是水平井应用的增加。

因为在钻水平井进程中，生产井段暴露在钻井液中的时刻很长，只有在欠平稳压力条件下进行钻井作业，才有利于爱惜产层。

据报导，在加拿大，一些公司应用欠平稳钻井技术钻的水平井，其产量比用常规钻井方式钻的井高10倍。

在巴西，一些公司应用欠平稳钻井技术钻的直井的产量也比用常规方式钻的直井高3倍。

欠平稳钻井在90年代受到人们高度重视的其它缘故是：

它有利于提高钻速而节省钻井时刻、有利于增加钻头寿命、有利于幸免压差卡钻、有利于成功地钻穿漏失地层和低压地层。

据报导，美国最近几年来在衰竭油气藏中利用充气钻井液进行欠平稳钻井的结果说明，仅因少损失钻井液和节省时刻，就使平均每口井节约钻井费用1．25百万美元。

英国BP公司在哥伦比亚进行欠平稳钻井，仅因节省时刻就使每口井节约钻井费用10～20％。

由于上述缘故，迄今为止，欠平稳钻井活动已遍及世界各地的20多个国家，如美国、英国、加拿大、墨西哥、阿曼、阿根廷、巴西、哥伦比亚等。

欠平稳钻井井数也正在以前所未有的速度增加。

据统计，1994年，全世界应用欠平稳技术钻井仅2000口，而1997年便达到4000口。

据美国能源部在1996年发布的一份钻井报告预测，在尔后十年间，欠平稳钻井井数将会迅速持续增加。

估量到2000年，全世界昔时的欠平稳钻井井数将达7000口，2005年将达到12，000口。

美国和加拿大是目前应用欠平稳钻井技术钻井最多的国家。

统计说明，在1994年和1995年，美国的欠平稳钻井井数别离占美国昔时钻井总数的％和7．9％，而且有5％的气井是用该技术钻的。

估量在2000年和2005年，美国的欠平稳钻井井数将别离占美国昔时钻井总数的20%和30％。

1992年，加拿大应用欠平稳钻井技术钻井仅30口，而到1995年便达到330口，为1992年的11倍。

到1997年末，全加拿大就有约1，500口水平井是用欠平稳钻井技术钻的。

由于欠平稳钻井具有极大优越性，和水平井应用的迅速增加，为提高油气田开发的整体经济效益，欠平稳钻井已经而且必将继续成为油气开发的一种重要手腕。

七、自动化钻进

自动化钻井是90年代和21世纪世界钻井的重大进展方向。

而自动化钻井的进展方向又是闭环钻井。

所谓闭环钻井，确实是依托传感器测量钻井进程中的各类参数，依托运算机及人工智能技术获取数据，并进行说明和发出指令，最终由自动设备去执行，变成一种无人操作的闭环自动操纵系统进行钻井。

它的要紧优势是：

能够大大提高钻井平安和效率，节省时刻，优化钻井进程，从而取得更好的经济效益。

自动化钻井包括井下自动化和地面钻机自动化两大方面。

井下自动化将依托井下闭环自动操纵系统来实现，地面钻机自动化将依托地面闭环自动操纵系统来实现。

最近几年来，国外一些公司一直在围绕这两大方面进行大力研究，并取得了重大冲破和以下方面的实质性功效。

在井下定向操纵自动化钻井系统方面，为了优化钻井和克服目前利用可转向泥浆马达钻定向井存在的问题（例如钻速低、定向费时、井眼净化成效差等），一些公司研究出了井下定向操纵自动化钻井系统。

1．自动导向钻井系统（AGS）

英国CambridgeDrillingAutomation（CDA）公司在1995午研制出了它的第一代自动导向钻井系统（ACS［AutomalionGuidanceSystem］）。

这是一种由运算机操纵井斜和方位的智能式自动导向的旋转钻井系统。

它能够在钻柱旋转的同时自动按设计井眼轨迹操纵井斜和方位。

由于是由运算机持续进行定向操纵，利用这种工具能够钻出高质量的井眼。

目前，CDA公司正在研制可做井下程序调整的第二代AGS钻井系统，以实现不起下钻就能够改变并眼轨迹。

2．旋转闭环钻井系统（RCLS）

BakerHughesINTEQ公司与意大利的AGIP公司合作，从1993年中期开始，用三年时刻，研制出了被称之为旋转闭环钻井系统（RCLS［RotaryClosedloopSystem］）的自动导向钻井系统。

这是一种兼收旋转钻具和可转向泥浆马达最正确优势的智能式全新钻井系统（如图1-7所示）。

由于它是一种能对井斜和方位操纵作闭环决策的旋转钻井系统，故称之为旋转闭环钻井系统。

它与前面介绍的英国CDA公司研制的第一代“AGS”自动导向钻井系统相较的不同的地方在于，它既能在钻柱旋转的同时自动按设计井眼轨迹操纵井斜和方位，也能按地面的指令改变井眼轨迹。

RCLS系统的重要组成部份是：

地面到井下工具和井下工具到地面的通信系统，自动导向工具，和地层评判随钻测量（MWD）工具。

自动导向工具是RCLS系统自动操纵井斜和方位的核心组件，它依托一个离开旋转驱动轴的非旋转套转向。

该转向套内装有钻头倾斜仪、转向操纵电子