面向复杂油气田智能钻井与随钻测控需求，系统开展了导向钻井技术与工具的核心装备及信号处理方法研究，形成了涵盖井下导向、随钻通信、井口控制与采油监测的完整技术链。主要成果包括：指向式旋转导向技术，实现了薄油层高精度轨迹闭环控制；4.75寸推靠式旋转导向系统，填补了小井径高造斜率工具空白；铁钻工扭矩测控及数据分析系统，提升了钻具连接安全与井口数字化管理水平；HEM-1型电磁随钻传输系统，解决了低电阻率地层及气体钻井条件下的可靠传输难题；无线电磁式抽油机井下数据实时监测系统，实现了井下参数跨管柱无线采集；以及随钻测量微弱特征信号检测技术，突破了强噪声背景下随钻信号的精准提取瓶颈。上述成果已在多个油田区块实现工程验证与规模化应用，有力支撑了智能钻井装备的国产化发展。

【核心技术突破】

指向式旋转导向技术及应用：自主研发的指向式旋转导向系统功能完善、性能可靠，技术属于国际先进水平。各项实验指标均达预期标准要求，获得中海油服官方新闻报道。同时，被中国海油官方列为“中国海油2023年十大（新闻）事件”之一。

4.75寸XTCS旋转导向系统：XTCS旋导系统能够在175℃环境温度下工作，极限测试表明，在175℃环境温度下最大连续工作时间超过500小时。实现了所有技术与部件的国产化，极大地降低了这项技术的制造使用和维保成本。自研的液压控制零件不仅性能超过国外同类产品，而且能快速大量供货。使得旋导系统成为用得起的技术。

调制型旋转导向钻井技术：采用全旋转工作模式，利用钻井液压差提供导向力，调制偏置机构工作状态控制钻头方向，实现斜井眼中保持原方位造斜功能，同时具备“测、控、储”一体化能力。形成旋转导向钻井系统闭环控制理论，攻克稳定平台测控系统、盘阀液压分配系统、偏置执行机构等关键技术，研制出现场工程样机。该技术可应用于大位移井、分支井、三维多目标井等特殊工艺井，显著提高钻井效率、缩短钻井周期，减少井场占地面积与环境污染。

铁钻工扭矩测控及数据分析系统：铁钻工扭矩测控及数据分析系统由扭矩测量系统和数据分析系统两大部分组成，用于解决铁钻工作业现场存在的“上扣扭矩不准确”，“铁钻工作业无法精准控制”和“卸扣扭矩数据分析困难”等行业难题。该系统对铁钻工的关键操作实现了数字化，使得利用大数据对管材完整性、螺纹损坏、井队操作效率等进行评估成为可能。另外，该系统可直接应用于国内外现有的多种铁钻工设备上，是对现有铁钻工的有益补充，为自动化、智能化铁钻工打下坚实的基础。

HEM-1型电磁随钻传输系统：以井下电磁发射技术和地面信号处理计算机为核心，集成了三遥（遥测、遥传、遥控）高新技术和勘探开发工艺，能够实时监测井下地质参数、钻井参数、井眼参数等，实现井下探测传感设备与地面监测设备间的实时信息交互，是解决泡沫、雾化、充气等气液两相或多相钻井信息传输的重要技术手段。

随钻测量微弱特征信号检测技术：基于非线性系统动力学特性的检测方法具有自身独特的优势：1）基于随机共振的微弱特征信号检测方法是利用噪声而非抑制噪声，因此噪声的增强不仅不会影响特征信号的提取，而且会大幅提高输出信号的信噪比；2）当非线性系统处于临界混沌态时，对微弱特征信号具有相当的敏感性，同时对噪声具有一定的免疫力且不受噪声频谱的限制。 以上优势展现了本成果的先进性和创新性。

【成果支撑】

主持国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划课题、中国科学院攻坚专项子课题、中国海油集团攻关项目等国家级、省部级及企业委托项目50余项，累计科研经费逾3000万元；获陕西省石油学会科学技术进步奖、陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖等多项奖励；授权国家发明专利、软件著作权等知识产权50余项；发表学术论文80余篇；1人入选陕西省青年百人计划、秦创原“科学家+工程师”团队首席科学家，1人担任陕西高校青年创新团队带头人、西安市重点实验室负责人，旋转导向领域领军学者1人；多项技术实现成果转化与产业化。

【应用前景】

页岩油气与非常规开发：指向式与推靠式旋转导向系统适用于四川盆地、鄂尔多斯盆地等页岩气水平井“甜点”精准穿行，以及致密砂岩气多分支井、鱼骨状井眼钻井，提高机械钻速20%—40%，缩短钻井周期；

深水与复杂地层钻井：大位移井、复杂断层带等特殊地质条件下，旋转导向系统可实现超远距离钻进、动态调整轨迹避开破碎带，提高井筒稳定性；

随钻测量与数据传输：微弱信号检测技术可为旋转导向系统提供高精度姿态测量，电磁传输系统可服务于钻井、测井、采油等多场景井下数据实时监测；

井口装备智能化：铁钻工扭矩测控系统可直接应用于国内现有多种铁钻工设备，推动钻井作业自动化、智能化转型；

装备国产化替代：打破斯伦贝谢、贝克休斯等国际巨头垄断，实现高端旋转导向装备自主可控，降低单井成本，支撑国家“深地工程”等重大战略。