隨著油氣資源勘探向萬米進軍以及幹熱岩等綠色能源的發展，隨鑽測量技術作爲保證鑽井軌迹，提高鑽井施工效率的關鍵技術，面臨著井下超高溫、高壓帶來的技術挑戰。傳統電子式隨鑽測量技術耐溫不足100℃，甚至現有的耐高溫隨鑽測量技術也僅穩定在175℃。而面對萬米井及幹熱岩井下溫度達220℃以上，现有的随钻测量技术难以满足需求。因此，探索新型抗高温的随钻测量技术具有重要的科學研究意义和应用价值。

針對上述問題，尊龙凯时工程技術學院博士研究生曲駿在薛啓龍副教授的指導下，針對一種新型的機械式隨鑽工具面測量系統，無電子式測量元器件，井下測量部分采用全機械式結構不受高溫高壓制約，通過理論計算及實驗分析等方法驗證了所設計的機械式隨鑽工具面測量系統的可靠性。該技術取得了以下創新點：

（1）該系統測量基于重力工具面測量原理，提出了一套新型的全機械式隨鑽工具面測量井下工具，采用全機械部件作爲測量元件，克服了現有電子元件受高溫高壓失效的問題。工具安裝在近鑽頭端提高了測量的准確性，如圖1、圖2所示。

（2）提出了基于幅值變化編碼的鑽井液遙傳信號的調制形式。建立了編碼信號計算模型，可根據不同測量精度要求調整編碼結構，有效地表達了井下工具面信息，如圖3。

（3）提出了一種鑽井液編碼脈沖信號識別算法。設計了信號濾波算法並基于灰色關聯度算法搭建了一套機械式隨鑽工具面編碼信號識別測量軟件，通過實驗驗證了識別算法的准確性，如圖5、圖7。

（4）通過性能實驗及下井試驗驗證了機械式隨鑽工具面測量系統的可靠性，圖4、圖6。

图1 系统主体运行示意图

圖2井下工具關鍵結構設計

图3 编码盘与工具面角编码示意图

图4 系统性能实验测试系统

图5 实验重力工具面角识别误差曲线

图6 井下测试示意图

图7 工具面编码脉冲信号

該研究得到了國家自然科學基金（42372360）的支持，成果發表于石油工程領域國際權威期刊《SPE Journal》上： Jun, Qu (第一作者); Qilong, Xue*(通訊作者); Jin, Wang；Jinchao, Sun； Jintao, Lu. et al. From Design to Experimental Validation of the Fully Mechanical Gravity Tool Face Measurement-While-Drilling System. SPE Journal, 2024. 1-17, SPE-219480-PA, [IF2022=3.6]

全文鏈接：https://doi.org/10.2118/219480-PA