控压钻井技术、设备与应用
精细控压钻井技术创新及应用探讨
精细控压钻井技术创新及应用探讨
钻井是石油工业的关键环节之一，精细控压钻井技术的创新和应用对于提高钻井效率、减少事故风险、提高钻进速度和降低成本具有重要意义。本文将重点讨论精细控压钻井技
术的创新和应用。
精细控压钻井技术是指通过调整钻井液的密度和压力，以达到控制井口压力和井壁稳
定的目的。其创新主要体现在两个方面，一是钻井液的性能改进，二是监测和控制系统的
创新。
钻井液的性能改进是精细控压钻井技术创新的核心。传统钻井液常常存在密度不稳定、变质快等问题，容易引起井口压力波动和井壁塌陷等问题。为了解决这些问题，研发出了
多种新型的钻井液，如高密度聚合物泥浆、低密度聚合物泥浆等。这些新型钻井液具有稳
定性好、密度可调、性能可控等特点，能够更好地满足各种复杂钻井条件下的需求。
监测和控制系统的创新是精细控压钻井技术创新的重要组成部分。传统的监测和控制
系统常常存在响应慢、精度低、可靠性差等问题，无法满足快速调整井口压力的需求。为
了解决这些问题，研发出了多种新型的监测和控制装置，如实时压力传感器、自动控制系
统等。这些新型装置具有响应速度快、精度高、可靠性好等特点，能够实现对井口压力的
实时监测和精确控制。
在应用方面，精细控压钻井技术已经在实际钻井中得到了广泛应用。通过使用精细控
压钻井技术，可以有效地控制井口压力和井壁稳定，减少事故风险，提高钻进速度。精细
控压钻井技术还可以实现井内压力平衡，降低井壁损害和井差发生的可能性，提高钻井质
量和油气产量。精细控压钻井技术在现代石油工业中具有重要的应用前景。
精细控压钻井技术创新及应用探讨
精细控压钻井技术创新及应用探讨
近年来，随着油气勘探范围的不断扩大，越来越多的油田通过钻井来进行开发。而在
钻井活动中，控制井筒压力是非常重要的一步。传统的钻井方法常常采用气动液压钻机，
在控制井筒压力方面存在一定困难，容易出现井底压力过高或过低等问题，导致井漏等事
故的发生。因此，发展一种精细控压钻井技术是十分必要的。
精细控压钻井技术是指在钻井过程中，通过利用先进的控制技术与设备，实现对井筒
压力的精准控制。其重要内容包括：
1.传感器技术
通过传感器技术，实时监测井下压力等关键数据，采用数字化处理及自动控制系统，
以便实现精准控制。
2.智能控制系统
智能控制系统是实现精细控压的关键。它将传感器所得到的实时数据，并基于先进的
算法，计算出钻进过程中关键参数，并反馈给钻工以做出针对性调整。
3.参数优化方案
针对性地制定参数优化方案，使得控制器根据井筒状况精准调整参数，来实现准确控制。
在井漏等意外事件发生时，智能防护系统能够迅速响应并关闭钻机，确保人员安全。
实际应用中，精细控压钻井技术在许多国家得到了广泛应用。在挑战性大、工艺液环
境复杂的油气田，其更具优势。
1. 提升井下安全
采用精细控压钻井技术，能够有效避免井漏等沉降事故的发生，并且在面对有毒有害
气体、高硫化物、臭氧等有害物质环境时，能确保井下工作人员的安全。
2. 减少钻井异常成本
传统钻井中，钻井异常情况发生后往往意味着成本的增加。而采用精细控压钻井技术，能够实现精细控制并规避异常情况，减少了钻井异常以及其它成本。
3. 提升收益
精细控压钻井技术能够实现井底地层的多维度描述，通过强化控制获取更多真实地质
基于塔里木油田精细控压钻井技术的研究与应用
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一、引言
塔里木油田是我国主要的石油天然气勘探开发区，也是国内陆上钻井难度最大、复杂问题最集中的地区之一。其山前构造主要位于塔里木盆地北部地区的天山南缘，由于受多次造山运动的影响，其地质条件具有地层倾角大，各层位倾角大小不同，油气藏埋藏深、地层压力高、压力敏感性强等特点，造成了钻井作业过程中井漏、井涌、卡钻等复杂情况的频繁发生，严重的会引起井喷失控、着火爆炸。因此，可以通过对井底压力的实时控制，采用精细控压钻井技术能够保证钻井任务的安全顺利完成。
二、精细控压钻井技术原理与特征
1.原理。精细控压钻井技术与常规控压钻井技术相比，增加了井底随钻测压
工具、自动节流管汇及回压补偿循环系统。在钻井过程中，使用随钻压力测量
（PWD）工具实时测量井底压力，可实现井底压力在钻进、起下钻、接单根过程中均在安全范围内小幅波动[2]。由计算机自动控制，对井底压力的控制更加迅速和精确，能真正实现精细控压钻井。
2.工艺和设备
精细控压钻井工艺设备见图1所示。
图1 精细控压钻井工艺示意图
精细控压钻井系统采用模块化设计，各子系统可以独立工作，经济实用；并具备微流量和井底压力两种监控方式，可实现井底压力的精确、闭环控制，控制精度±0.35MPa。
三、井底压力影响因素分析
1.钻杆接头的影响。钻杆接头的局部阻力损失计算时，钻杆接头加厚部分的扩张或收缩角度是计算阻力系数的一个重要参数。
（1）扩径计算模型
根据能量和动量守恒方程，得出突扩阻力系数的计算公式所示。
2
2211)2(2δαβδβα−+−=e l K 采用Gibson的实验公式给出渐扩管下的修正系数，可以用Fe表示，由扩张角度
精细控压钻井技术创新及应用探讨
精细控压钻井技术创新及应用探讨
【摘要】
本文主要探讨了精细控压钻井技术的创新及应用。在现有钻井技
术问题分析部分，介绍了目前钻探过程中存在的挑战和难点。随后对
精细控压钻井技术的原理进行了详细介绍，并探讨了其创新点和优势
所在。通过案例分析，展示了精细控压钻井技术在实际项目中的应用
效果。展望了精细控压钻井技术未来的发展方向，强调了该技术的重
要性和推广应用，同时指出了未来值得关注的方向和可能的发展趋势。该文全面解析了精细控压钻井技术在石油钻探领域的创新与应用，对
于行业内相关人士具有一定的借鉴意义。
【关键词】
精细控压钻井技术、创新、应用、问题分析、原理介绍、创新点、应用案例分析、未来发展方向、重要性、推广应用、展望。
1. 引言
1.1 精细控压钻井技术创新及应用探讨
精细控压钻井技术是近年来在石油行业领域迅速发展的一种高级
技术，它通过精准的控制井底压力和井筒流体密度，来实现井下作业
过程中的钻井控制。精细控压钻井技术的应用，不仅可以提高钻井作
业的效率和安全性，还能满足地下岩石压力及井底动态液压力的要求，从而有效地减少钻井事故的发生。
在当前石油勘探开发领域，由于油气田地质条件的复杂性和沉积
环境多样性，传统的控压钻井技术已经难以满足现代钻井作业的要求。因此精细控压钻井技术的创新及应用成为了当前石油行业的研究热点
之一。本文将深入探讨精细控压钻井技术的创新点、原理介绍、应用
案例分析，同时展望其未来发展方向，以期为行业提供更多的技术支
持和借鉴经验。
2. 正文
2.1 现有的钻井技术问题分析
钻井技术在石油勘探与开发中起着至关重要的作用，然而现有的
压力控制钻井技术
压力控制钻井技术
发表时间：2018-12-13T10:07:54.043Z 来源：《红地产》2017年2月作者：来宣朝
[导读] 随着我国海上油田逐步步入老龄化、已开发油田可采储量不断降低，要保持稳产、高产非常艰难。在这种形势的压力下，原来深层的潜山地层、老区的压力衰竭地层、低孔低渗地层、裂缝漏失地层等也逐渐成为开发重点因此开展海上压力控制钻井作业和研究，在世界范围内已经成为发展热点。
1 压力控制钻井技术及应用
1.1 IADC 定义
根据国际钻井承包商协会（IADC）的定义[1]，压力控制钻井（Managed Pressure Drilling—MPD）是一种适应性的钻井方式，用于精确控制某个井段的井底环空压力，其目的在于根据地层压力的变化相应地控制环空压力，使井底压差保持在设计的范围内。压力控制钻井过程中要避免地层流体连续进入井筒，偶尔发生油气侵时要通过合理的作业程序进行控制，防止进一步地井侵。
1.2 技术应用
压力控制钻井的应用方式包括四种：恒定井底压力钻井、泥浆帽钻井、双梯度钻井和HSE钻井。其中恒定井底压力钻井技术是应用最广的技术，也最适合渤海地区应用。
恒定井底压力钻井（MPD-CBHP）是在钻完井过程中始终将井底压力控制在较恒定的压力窗口内，是压力控制钻井主要的应用方式。例如中－沙油气公司SSG（SINO-SAUDI GAS）在沙特KAS地区利用CBHP技术在探井中减少钻井复杂问题、避免卡钻等重大意外问题，在钻进、起下钻、接单根等过程中保持了井底压力的恒定。北海StatoilHydro公司的Kvitebjørn高温高压井CBHP作业中，使用了连续循环系统CCS、随钻井底压力检测APWD、随钻地层压力检测FPWD、平衡泥浆段塞BMP、自动节流控制技术等新技术，在钻进及起下钻、接单根时使井底压力以当量密度0.02 g/cm3高于地层孔隙压力，避免了高温高压、高产地层的复杂问题[4]。
控压钻井技术及应用分析
控压钻井技术及应用分析
控压钻井技术是一项用于油气井的高效且安全的钻井技术。它将钻井、固井和完井等多种工艺技术整合在一起，以确保井口保持正常压力，同时避免油气从井中泄漏出来。这种技术可以更好地掌握井内油气层的情况，提高生产效率，降低成本，提高工作安全性。
首先，控压钻井技术的核心理念是通过控制钻井过程中的井压，保持井底压力与油气层压力平衡，从而控制油气层的流量和压力。该技术既可以在井的初钻和补钻过程中应用，也可以在高温凝析气井和高压天然气井等特殊情况下应用。
其次，控压钻井技术的工作原理是通过在钻井时使用包括玻璃纤维电缆在内的各种传感器，收集钻井参数并实时分析处理，以确定井内油气层的情况。同时，使用井下测井工具和岩石采样技术来获取更多的油气层信息。这些信息被用于调整井压，从而保持井口压力稳定。
另外，控压钻井技术需要具备良好的控制系统，以便在工作中对井压进行实时监测和控制。这个系统必须能够对现场井压进行控制，优化钻井参数，保持井口压力平衡，确保生产过程的安全性。
综上所述，控压钻井技术在油气勘探和生产中有着广泛的应用前景。掌握这项技术可以提高生产效率，降低生产成本，并提高工作安全性。目前，已经有越来越多的石油公司将控压
钻井技术应用于开发新油气田和改善老油气田的采油工艺中。因此，钻井人员必须积极学习和应用这种技术，以帮助公司取得更好的经济效益和社会效益。
精细控压钻井技术创新及应用探讨
精细控压钻井技术创新及应用探讨
精细控压钻井技术是随着钻井技术的不断发展而逐渐形成并得到广泛应用的一种先进技术。随着油气勘探领域的不断深入和技术的进步，对于精细控压钻井技术的需求也日益增加。
一、精细控压钻井技术的基本原理
精细控压钻井技术是通过对井下压力进行实时监测和调控，以确保井口及井下的压力处于安全范围内。通过对井下岩石层的性质和井壁稳定性进行分析，结合实时井下的测量数据，精细控压钻井技术可以准确地控制钻井液的密度和流速，最大限度地减小压降，并最终确保油气井的安全和稳定生产。
二、精细控压钻井技术的创新
1. 实时数据采集和分析技术的创新
随着物联网技术的不断发展，实时数据采集和分析技术在精细控压钻井中得到了广泛应用。通过传感器实时采集井下压力、流速、温度等数据，并通过云端计算分析，可以快速准确地获得井下岩石层性质和井壁稳定性的信息，从而为精细控压钻井提供准确的数据支持。
2. 控压系统的智能化和自动化
精细控压钻井技术的创新还体现在控压系统的智能化和自动化上。通过引入先进的控制系统和自动化设备，可以实现井下压力的实时调控，并根据实时数据自动调整钻井液的密度和流速，从而实现精细控压钻井的自动化和智能化。
三、精细控压钻井技术的应用探讨
1. 在复杂地质条件下的应用
精细控压钻井技术在复杂地质条件下的应用具有重要意义。在复杂地质条件下，地层压力、地层岩性等参数变化较大，传统的钻井技术往往难以满足对井下压力的精细控制需求。而精细控压钻井技术通过实时监测和调控，可以更好地适应复杂地质条件下的钻井作业，确保油气井的安全和稳定生产。
精细控压钻井技术创新及应用探讨
精细控压钻井技术创新及应用探讨
一、精细控压钻井技术概述
精细控压钻井技术是指通过控制钻井液的密度和流量，实现对井下钻井过程中的压力
进行精细控制的一种技术。其主要目的是避免井下钻井中发生井喷、漏失等危险情况，确
保钻井作业安全顺利进行。精细控压钻井技术主要包括控制井下压力的方法、监测井下压
力的技术以及应对井下压力异常情况的对策等内容。
在精细控压钻井技术中，最关键的是控制钻井液的密度和流量。密度控制是指根据井
下地层的情况，调整钻井液的密度，确保在钻井过程中产生的压力不致过大或过小，从而
避免井下压力异常。流量控制是指根据井眼的直径、井深等因素，调整钻井液的流量，保
证其在井下运行时不会引起泥浆液面上升过快或下降过快，给井下钻井作业带来不利影
响。
1. 钻井液配方创新
精细控压钻井技术的创新之一是钻井液的配方创新。传统的钻井液配方多为泥浆型钻
井液，其密度调整范围有限，难以满足对井下压力精细控制的需求。而近年来，随着钻井
工程技术的不断发展，新型的油基钻井液和水基钻井液开始逐渐应用于精细控压钻井技术中。这些新型钻井液具有密度调整范围大、稳定性好、对地层的侵蚀性小等特点，可以更
好地满足井下压力的精细控制需求。
2. 井下压力监测技术创新
精细控压钻井技术的另一个创新是井下压力监测技术的创新。井下压力是指在钻井过
程中地层对钻井液产生的压力。传统的井下压力监测技术多为单点监测，难以对井下压力
进行全面、精细的监测。而现在，随着卫星通信技术、传感器技术等的发展，井下压力监
测技术也得到了极大的提升。通过在井下设置多个压力监测点，并通过卫星通信技术将数
精细控压钻井技术创新及应用探讨
精细控压钻井技术创新及应用探讨
随着石油勘探开发工作的深入，传统的钻井技术已经无法满足日益复杂的油气储层条件和环境要求，精细控压钻井技术应运而生。精细控压钻井技术是指通过对井底井眼压力进行精细调控，以实现井底不断的平衡和稳定，从而有效降低漏失风险，提高钻井效率和井眼质量的一种先进的钻井技术。本文将从精细控压钻井技术的特点、创新点以及应用前景等方面进行探讨。
一、精细控压钻井技术的特点
1. 灵活性强：精细控压钻井技术具有灵活性强的特点，可以根据不同地质情况和气井压力变化随时调整井底井眼压力，确保钻进过程中的安全和稳定。
2. 节约成本：相比传统的钻井技术，精细控压钻井技术可以有效减少钻进过程中的漏失风险，降低井下作业所需的时间和材料，从而节约成本。
3. 提高钻井效率：精细控压钻井技术能够实时监测井底井眼压力的变化，并且及时作出调整，保持井底井眼压力平衡和稳定，从而提高钻井效率。
4. 降低环境风险：通过精细控压钻井技术，可以有效降低井下环境风险，减少井底井眼压力失控的概率，保护环境安全。
2. 高效调控技术：精细控压钻井技术具有高效的井下调控技术，通过引入新型的调控装置和流体系统，能够实现井底井眼压力的精细调控，从而降低漏失风险。
3. 数据化决策支持：精细控压钻井技术还可以通过数据化的决策支持系统，实现对井下作业的决策自动化和精细化，提高钻井效率和作业安全性。
4. 综合控压技术融合：精细控压钻井技术还能够将井下控压技术与综合采油工艺融合，实现对井底井眼压力、井眼状态和油气产量等多方面信息的综合监测和调控。
精细控压钻井技术创新及应用探讨
精细控压钻井技术创新及应用探讨
精细控压钻井技术是一种在钻井过程中通过控制钻井液的密度和流动性，以达到精确
控制井底压力及优化井节挂载力的技术。该技术的应用能够显著降低井底压力，减小井漏
和井喷的风险，提高钻井作业的安全性和效率。
精细控压钻井技术的研究和应用主要集中在以下几个方面：
1. 钻井液的设计和优化：精细控压钻井需要根据地层条件和井漏压力等因素，合理
选择钻井液的密度和流变性能。采用高密度钻井液和添加钻井液增稠剂等方法，能够有效
增加钻井液的密度和黏度，进而提高井底压力控制能力。
2. 井控装置的改进和更新：精细控压钻井需要精确测量井底压力和及时调整钻井参数。井控装置的改进和更新可以提高测量精度和响应速度，并能够实现自动调节钻井参数
的功能。目前，一些高精度的测井仪器和智能化的控制系统已经应用于精细控压钻井中，
提高了井底压力的控制精度。
3. 井漏和井喷预防技术：井漏和井喷是钻井作业中的常见事故，对井底压力的精确
控制提出了更高的要求。精细控压钻井技术通过监测井漏的迹象和井筒压力的变化，实时
调整钻井参数，以预防井漏和井喷的发生。采用闭式钻井方法和利用钻井液中的防塌剂等，能够有效预防井漏和井喷的发生。
4. 数字化技术的应用：精细控压钻井需要大量的数据采集和处理，以实现对井底压
力的精确控制。数字化技术的应用可以实现钻井参数的自动记录和实时传输，并能够通过
数据分析和建模，优化钻井液的配方和钻井参数的选择。数字化技术还可以实现对钻井过
程的远程监控和调节，在提高钻井作业安全性的提高作业效率。
精细控压钻井技术的创新和应用对于提高钻井作业的安全性和效率具有重要意义。随
精细控压钻井技术创新及应用探讨
精细控压钻井技术创新及应用探讨
精细控压钻井技术是钻井领域的一项重要技术，它通过精确控制钻井中的压力，能够
有效地提高钻井效率，降低钻井风险。本文将从技术创新和应用探讨两个方面介绍精细控
压钻井技术。
技术创新是精细控压钻井技术不断发展的动力。随着石油勘探开采进入深水和超深水
阶段，高压、高温等复杂工况的出现，对钻井技术提出了更高的要求。传统的钻井技术很
难满足这些要求，因此需要通过技术创新来提高钻井的安全性和效率。
一方面，精细控压钻井技术在钻井系统的设计和构造方面进行了创新。传统的钻井系
统由钻井井架、固井设备、排料设备等组成，而精细控压钻井技术通过引入压力控制装置、压力调节器等新设备，实现了在钻井过程中对井口压力的精确控制。这些新设备的应用，
使得钻井操作更加安全可控。
精细控压钻井技术在钻井流体的设计和选择方面进行了创新。钻井流体是精细控压钻
井技术的关键之一，它不仅需要具有良好的泥浆性能，还需要具备良好的控压性能。研究
人员通过改变钻井流体的成分和比例，研发出一种新型的钻井流体，能够在保证钻井流体
性能的对井口压力进行精确控制。
应用探讨是精细控压钻井技术实际应用的过程。精细控压钻井技术已经在国内外的石
油勘探开采中得到了广泛应用，并取得了一定的效果。
精细控压钻井技术能够提高钻井的安全性。由于精细控压钻井技术能够精确控制井口
压力，因此能够有效地防止井口爆炸等安全事故的发生。精细控压钻井技术能够提高钻井
的效率。由于精细控压钻井技术能够快速稳定地进行钻井操作，因此能够有效地减少钻井
时间，提高钻井效率。
需要注意的是，虽然精细控压钻井技术在钻井领域已经取得了一定的成绩，但仍然存
控压钻井技术
MPD的特点
o 始终精确控制井眼压力稍大于地层孔隙压力， 不会诱导地层流体侵入。 o 钻井液密度低于常规钻井密度，避免超出地层 破裂压力梯度。 o 通常使用液相钻井液。 o 使用闭合、承压的钻井液循环系统。
控制压力钻井（MPD）的作用
o 在地层破裂—孔隙压力窗口小的时候，减少井 涌—井漏现象，提高井控安全性，能够钻更深的 裸眼段； o 能够使套管下得更深，从而有可能减少一层甚至 更多层次的套管； o 提高较大井眼钻达目的层的可能性； o 减少由于环空压力引起的井漏；
o 直井高角度缝，缝宽达到毫米级时，就会出现严重井漏，甚至失 返，缝宽在100微米以上的裂缝就比较难以封堵了。
o 孔隙性漏失，漏失量与过平衡压差成正比（符合达西渗流定律）， 裂缝性漏失，漏失量与过平衡压差成1.5至1.6次方的关系，且无任 何内外泥饼作用。
o MPD解决井漏的原理是控制环空压力接近于地层孔隙压力，其过 平衡压差不足以克服钻井液向孔隙性漏失层的渗流或向裂缝性地层 的流动阻力。
点，静止、循环都发生井漏 o 密度窗口油井小于0.10（气井小于0.12）（假定环空摩阻折算当量钻
井液密度为0.05），静止不漏，但循环发生井漏。
窄密度窗口条件下常规钻井处理
o 控制钻井液密度 o 下技术套管封 o 堵漏提高承压能力
背景
o 地层漏失、压差卡钻、钻杆扭断、地层孔隙压力与地层破裂 压力窗口狭窄造成涌—漏等问题，增加非生产时间，导致勘探 费用大幅度提高。
钻井院控压钻井装备与技术介绍
政府可以出台相关优惠政策，如税收 减免、财政补贴等，鼓励企业加大投 入，推动控压钻井装备与技术的发展。
加强知识产权保护，鼓励创新和技术 成果的转化应用，保障技术创新者的 合法权益。
提供资金支持
设立专项资金或引导基金，为控压钻 井装备与技术的研发、推广和应用提 供资金支持，降低企业的资金压力。
THANKS FOR WATCHING
总结词：成功应用
详细描述：某油田采用钻井院控压钻井装备和技术，成功地控制了钻井过程中的 压力，提高了钻井效率，减少了井漏等复杂情况，为油田开发带来了显著的经济 效益。
案例二：某海上油田控压钻井实践
总结词：高效稳定
详细描述：在某海上油田的控压钻井实践中，钻井院的技术和装备表现出了高效和稳定的特性。通过精确控制井底压力，有 效防止了井喷、漏失等问题，大幅提高了海上钻井作业的安全性和效率。
在钻井过程中，通过实时监测地层压 力和钻井液循环压力，调整钻井液密 度或节流阀开度来控制钻井液柱压力 ，确保压力平衡。
控压钻井技术优势
提高钻井安全
控压钻井技术能够有效地控制钻井液循环压力，降低井喷、漏失 等复杂情况的发生率，提高钻井作业的安全性。
提高钻井效率
通过精确控制钻井液循环压力，可以减少起下钻次数和钻井辅助时 间，提高钻井效率。
加强技术交流与合作
组织技术交流会议、研讨会和培训班，促进技术传播和交流，同时 寻求与其他相关企业和研究机构的合作，共同推动技术的发展和应 用。
控压钻井技术
控制回压(AtBalance的动态环空压力控制DAPC) 被Schlumberger收购
控制回压(Halliburton的GeoBalance MPD)
o GeoBalance Self-Managed：旋转控制装置、双液动节流阀的节流管汇。 o GeoBalance Automated：采用地面监测系统、实时流体力学模型、自动节 流阀进行远程软件控制的节流作业。中石油2009年在塔里木油田塔中碳酸盐岩 地层实施了9口井。
MPD设备
点，静止、循环都发生井漏 o 密度窗口油井小于0.10（气井小于0.12）（假定环空摩阻折算当量钻
井液密度为0.05），静止不漏，但循环发生井漏。
窄密度窗口条件下常规钻井处理
o 控制钻井液密度 o 下技术套管封 o 堵漏提高承压能力
背景
o 地层漏失、压差卡钻、钻杆扭断、地层孔隙压力与地层破裂 压力窗口狭窄造成涌—漏等问题，增加非生产时间，导致勘探 费用大幅度提高。
井 深（m）
当量泥浆密度（g/cm3）
0.8
1
1.2 1.4 1.6 1.8
2
2.2
2.4
2.6
300
蓬
地漏试验
当
组
800
破裂压力
1300
漏失压力
精细控压钻井技术创新及应用探讨
精细控压钻井技术创新及应用探讨
1. 引言
1.1 研究背景
：
目前，国内外石油勘探开发企业纷纷投入资金研究和开发精细控压钻井技术，通过对现有技术的改进和创新，逐渐形成了一套完整的技术体系。精细控压钻井技术仍存在一些问题和挑战，如井下环境复杂性、技术设备的研发和应用等。开展进一步的研究和探讨，对优化技术方案、提高钻井效率具有重要意义。
1.2 研究目的
研究目的是对精细控压钻井技术进行深入探讨与研究，旨在通过对该技术的概述、创新、应用案例和优势进行分析，全面了解其在石油钻井领域的作用与影响。通过研究精细控压钻井技术的发展历程及未来发展方向，探索其在钻井工程中的应用前景和潜力，为我国石油工业的发展提供重要的理论基础和实践指导。通过对精细控压钻井技术相关案例的分析，总结其成功经验和不足之处，为相关领域的研究人员提供借鉴和参考，促进精细控压钻井技术的进一步完善和推广应用。最终旨在为石油钻井领域的技术创新和发展打下坚实的基础，推动行业的持续进步与提升。
2. 正文
2.1 精细控压钻井技术概述
精细控压钻井技术是一种在钻井过程中实时监测井下井口的井漏
状况，并通过控制井口压力来保持钻井液系统的稳定性和井壁完整性
的技术。它主要包括实时监测系统、控制系统和执行系统三大部分。
实时监测系统通过各类传感器实时采集井底条件，控制系统根据实时
监测信息调整控制参数，执行系统则负责根据控制系统的指令进行相
应动作。
精细控压钻井技术在传统钻井技术的基础上进行了创新，提高了
钻井作业的安全性、效率和井壁质量。通过实时监测井下压力和流体
控压钻井技术及其应用
１ 控 压 钻 井技 术 的 定 义 ． １ 业 的顺利完 成。 在这一过程中 ， 必须要考虑井井筒液柱压 目前世界对控压钻井技术的定义 比较繁多 ，但总体 力 、 环空循环压耗和井 口回压 ， 此外操作过程 中因抽 吸 、 上采用国际钻井承包商协会 的定义 。该定义对控压钻井 侵入 、 流动等产生的压力波动也许考虑 ， 并满足式 １ 。 技术对进行如下表述 ：控压钻井技术是用 于精确控制整 ＢＨＰ Ｐ ＋ ＥＰ Ｐ＋ ｃ ＝ Ａ ＋ Ｐｆ （） １
境等方面的问题 ， 成为制约石油深层开采 的技术瓶颈 。 解 高效和低成本的故 障处理 。 决问题 的关键就在于对井下压力实施有效控制 ，即采取 ③控压钻井技术能够实施孔 隙压力和破裂压力 间的
控 压 钻 井 技 术 （ ａａｅ ｒ ｓｒ Ｄ ｉ ｎ ， Ｐ ， 也 是 Ｍ ｎｇｄ Ｐｅ ｕｅ ｒｌ ｇＭ Ｄ）这 ｓ ｌ ｉ 目前 国际 上 应用 比较 广泛 的一种 方 法 。 控压钻井技术最早起 源于 ２ Ｏ世纪 ６ 年代 ，但直到 ０ ２０ ０４年 Ｓ ＥＩ Ｄ Ｐ ／ Ｃ在 Ａ ｓ ｒａ Ａ ｍ ｔ ｄｍ举 行 的钻 井 专 题 会 议 上 ｅ
摘 要： 控压 钻 井技 术是 一项 应 用 于复 杂地层 油气资 源 开采 的技 术 ， 因其 具 有 降低 生产 成 本 ， 并 简化 操作 流程 ， 缩
短非 生产 时间和 显著 改善 油井 生产 效 率等 优 点 ， 步成 为近 年 国 内外钻 井新技 术研 发 热 点 。 逐 文章 在 对控 压 钻 井技
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控压钻井技术、设备与应用
在大多数钻井作业中，大量经费用于解决钻井相关的问题，包括卡钻、井漏和过高的泥浆成本。为了降低这类问题所引起的非生产时间（NPT）百分比，其目的是控制环空压力损失，特别是在因孔隙压力和破裂压力梯度太靠近而被称为窄安全密度窗口，如果我们能够解决这个问题，钻探井花费将下降，从而使以前认为难以钻进的窄安全密度窗口井也可以实现钻井。控压钻井（MPD）是一种新技术，它通过控制环空压力损失使我们能够克服这些类型的钻井问题。由于石油行业对这项技术了解程度还不够深入，文章讲述了控压钻井技术原理，并着重描述在钻井中应用的巨大优势。
标签：控压钻井（MPD）；恒定井底压力（CBHP）；压泥浆帽钻井（PMCD）；双梯度（DG）；返出流量控制（RFC）
1 简介
1.1 简介
世界能源需求在不断增加以满足发展中国家对能源的需要。日益增长的能源消耗，迫使科学家和工程师们去发现另一种能源获取的新方法，或寻找更好的方法以更高效率的获取我们已使用多年的能源。
世界上现有的大部分剩余油气资源将比过去更难开采。事实上，很多人认为容易开采部分的能源已经被开采。随着石油价格的飙升，生产井的安全钻井和成本控制效益尤为重要。
考虑到所有的这些问题，MPD现在应该被视为一种技术，它可以通过减少与传统海上钻井有关的过度钻井相关费用，以显著增长钻井效益。由于NPT（非生产时间）成本对海上钻井具有更大的经济影响，海底环境是这项技术潜力最大化行业环境。
此外，作为MPD的主要优势，减少钻井相关的非生产时间，使在技术上和经济上较常规方法更具钻探前景，这将不可避免的借助目前MPD在几个条件和环境中所呈现出的优点。许多钻井决策者的规避风险心理导致该行业在接受新技术方面已经落后其他行业。
至目前为止，正如那些在陆地上和海上已经首次应用MPD的公司所期望，这些应用大多有最具挑战性和以其他方式不可替代的优势，即替代传统邻钻井失败或严重超预算的应用前景。
1.2 基本概念的定义
1.2.1 地层孔隙压力
地层流体压力或孔隙压力，是被钻地层内的流体施加形成的压力。沉积岩在油田的寻找和开发中占主要作用，由于它们的形成方式使其包含了流体。大多数沉积岩是由岩石碎片沉积或有机物与地下水形成的。众所周知，地球表面超过三分之二的地方是海洋，因此绝大多数的沉积岩都是由陆地周围的浅海海洋沉积物形成的。在一般情况下，高于海平面的地球表面地区会受到侵蚀过程（陆地的碎裂和磨损）的影响。碎片被冲入到浅海盆地从而沉淀在海床上，材质粗糙的通常沉淀的比细泥沙和粘土更接近岸边。
这个沉积过程可能会随着地球表面的缓慢移动持续很长时间，部分地区在推高，以提供新的侵蚀面，与之相邻的海盆地则慢慢加深以允许大长度的沉积物聚积。因而沉积岩中含有水，且通常是海水，作为其形成的的一个重要组成部分。由于沉积物深度的增加，岩石被压缩，水被挤压出。相对较小的水分子通过岩石的孔隙流动，而较大的盐分子则被保留，岩石中所包含的水逐渐变得更咸。
这样的结果是，地层流体压力，或孔隙压力由水柱压力产生的，相当于由一个自由盐水柱从沉积层序中排出，该盐水比典型的海水更咸，浓度更大。几年前美国墨西哥湾沿岸地区的海相盆地沉积物正常地层压力梯度平均数测定为0.465磅/英尺。这是由约10万ppm的氯化水柱所产生的压力梯度。相比之下，海水的典型值是23，000ppm的氯化物。由于盐度或氯离子浓度根据沉积盆地而变化，地层孔隙压力应根据区域影响来确定，而不是使用特定盆地的具体估计的压力梯度。
0.465磅/英尺压力梯度，或表示为一个等效泥浆比重，8.94PPG被普遍认为是海相盆地中正常孔隙压力值的代表。有一些证据表明，全球范围内，这个数字是有点偏高的。总体而言，预期压力偏高是更安全的选择。然而，从正常压力趋势的变化中应该能清楚地识别或估算，以做出准确的钻井设计，其中压力评估是一个重要的问题，且存在次正常/异常压力分布。
低压地层的压力梯度比正常压力地层的压力梯度小。低压在地层中可以自然发生，由于地壳运动中的较深埋藏而经历了压力回归，或者说是因旧领域中地层流体生产而导致的地层枯竭的结果。
在异常压力地层中，压力梯度大于正常压力地层，孔隙中的流体被加压且施加的压力大于已含地层流体的压力梯度。防渗水-沉积物填充或邻近页岩（diogenesis）的压实过程中创造了许多异常压力地层。当一个巨大的页岩地层被完全密封时，地层流体的挤压导致孔隙空间的流体偶然获得一些表土层压。异常压力地层可能以其他方式形成，它可能在断层，盐丘，或不连续性地质中被发现。这个过渡区域到较高的压力梯度可以在几英尺到几千英尺中变化。此外，用于生产注入流体也可能导致现有的压力分布增加。
在钻井行业中，地层孔隙压力是钻井规划中主要的变量，而孔隙压力测量，估算和预测是指导精确水力设计的重要依据。利用地震、日志、生产和测试数据，以及钻井参数评估来估计和预测地层压力是最常见的方式。此外，技术开发带来
了实时评价用法。
1.2.2 上覆层压力
上覆层压力是指上覆沉积物的总重量在地层中的任意点施加形成的压力。这是一个静态负载，是岩层厚度和密度的函数。然而，如果我们需要考虑近海和深水环境的话，这个定义就应该如控压钻井所需进行修改。
由岩石及岩石区域上所含流体的总重量形成的压力称为上覆岩层压力。等效密度中上覆岩层压力的常见范围在18和22PPG之间变化。这个范围所产生的上覆层压力梯度约为1磅/英尺。而1磅/英尺的上覆层压力梯度并不适用于浅海沉积物或块状盐。
因为上覆岩层应力分布的变化取决于预测压力的假设，上覆层压力的测定是一个重要的概念。由于上覆岩石的分布并非同假设的均质，所以无法预测覆盖层的实际值。1.2.3 破裂压力
破裂压力是发生水力破裂时必须加以克服的应力。这个应力被称为最小横向应力。当压裂发生时，裂缝的方位通常是平行于最大应力（这是通常的过压），而这意味着裂缝将是垂直的。对于发生的水平裂缝，上覆岩层压力将必须被超过。这将发生在较大的水平构造应力区域。
1.2.4 坍塌压力
坍塌压力代表在倒塌前保持地层“完整”要求下的最低泥浆重量。地层坍塌压力不应该被忽略。在一些情况下，坍塌压力等于或大于孔隙压力。作业在坍塌压力曲线上的钻井侵占可能会看到大量的地层碎片弹进井筒，而不是由钻头产生的岩屑切碎。井筒的不稳定可能导致通过从地层坍塌处密封井筒时卡住钻头。
1.2.5 常规钻井
在常规钻井循环流路径中，钻井流体通过导向短节流向井口，随后通过管线到气液分离器和固体分离设备，是一个敞口容器的方法。在敞口容器中钻井为操作带来了麻烦，这个麻烦困扰着每一个钻井工程师。环空压力主要由泥浆密度和泥浆泵流量进行控制。在静态条件下井底压力（BHP）为静液柱压力函数。在动态条件下，当泥浆泵循环时，井底压力是泥浆柱静水压力和环形摩擦压力（AFP）函数。
在陆地和某些浅水环境中，适合的钻探窗口往往在孔隙压力和破裂压力梯度之间存在，该井可安全有效的完成。
在常规钻井中，当泵被关闭或由于钻机设备而引起任何故障时，泥浆被设计成静态地失去平衡或略高于平衡形式以防止任何溢流。