精细控压钻井井底压力自动控制技术初探
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：精细控压钻井技术在复杂地层中的应用能有效提升钻井质量和安全性。
本文主要是从精细控压钻井技术的意义出发，分析其原理和涉及到的设备，探讨创新的方向及应用，努力提升精细控压钻井水平。
关键词：钻井;压力控制;回压随着油气资源开发深入，逐步向复杂压力地层和深部开发，增加了作业难度，高效低成本的开发就成为当前研究的重点。
在高压、高温的特殊地层中极容易出现溢漏坍塌等情况，钻井施工过程中可能遇到窄窗口和溢漏同存的复杂情况，这就需要创新钻井技术来解决这些难题，主要从精细控压钻井工艺、工况模拟装置和系统评价方法、欠平衡控压钻井工艺以及控压钻井方法方面加大研究。
1精细控压钻井技术意义精细控压钻井技术是国外较先进的前沿钻井技术，在复杂井下情况、压力敏感地层的钻探过程中发挥良好作用，国内西部复杂超深井中普遍存在容易漏失和坍塌薄弱地层、长井段同一壓力系统、窄密度地层层情况，东部油田深海油藏和枯竭油气层钻井中都有很好的应用，这就要求国内从业人员和研究人员加大研究力度，从实际出发，组建创新团队来公关相关技术难题。
2精细控压钻井技术分析控制压力钻井是对钻井工艺进行改善和优化，通过特殊工艺和地面设备来增加井口回压，对井筒环空压力剖面进行精准控制，以此来保证井底压力的可控性。
井底压力保持稳定的原则是控制回压，可通过可能侵入地层流体的性质以及井筒内进入地层流体的量来调整，如果地层酸性气体较多或是较大产气量的情况，可对回压进行适当调整，针对性提升施加压力。
在窄窗口地层中，通过回压控制钻井时，钻井液当量循环密度影符合以下规律：P l>ph> pp> Pe> Pe其p。
为地层坍塌压力当量密度;中、pe、为环空循环压耗、流体柱压力折算得到的当量密度;ph为井口施加回压、环空循环压耗以及液体柱压力和折算得到的当量密度;pp、p1分别为地层漏失压力当量密度和孔隙压力当量密度。
配套的装备是保证实施精细控压钻井的基础，也是工艺实施的关键，以哈里伯顿的精细MPD系统为例，其控压钻井关键装备包括旋转控制装置、回压控制系统、数据采集传递接收系统以及压力闭环控制系统。
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信息从而提升收益。
三、技术亟待发展精细控压钻井技术仍存在一些亟待解决的问题，例如：1.核心技术仍有待完善目前，精细控压钻井技术核心技术尚未完全掌握，需要加强研究，尤其是针对复杂地质情况下的适用性研究。
2.系统性问题未解决精细控压钻井技术需要有一个完整的系统，包括传感器、智能控制系统、参数优化方案等，而这需要设备商、技术研究机构和油气公司之间的合作与协调。
控压钻井井简压力控制技术初探
中 图分 类号 ：Ｅ ４ ． Ｔ ２２９
文 献 标 识 码 ： Ａ
引 言
伴 随着各 大油气 田的长期 开采 ， 主力 油气层 目
（ ）双 压力梯 度 ＭＰ 。 目前 该技 术 主要 在 海 ３ Ｄ 上 带有 隔水导 管 的钻井平 台及 钻井 浮船 上应用 。 （ ）健 康 、 全 、 保 ＭＰ ＨＳ Ｄ） ４ 安 环 Ｄ（ Ｅ ＭＰ 。该 ＭＰ Ｄ钻 井作 业 主 要 用 于含 Ｈ Ｓ地 层 ， 使用 闭合 承
无论 在何 种工 况下 ， 过控 制 地 面设 备 ， 够 在 窄 通 能
安 全压力 窗 口下安 全钻进 ， 现有效 的控 制井底 压 实 力， 安全钻 进 。
（ ）泥 浆 帽 控 压 钻 井一 Ｐ Ｄ。它 属 于 钻 井 ２ ＭＣ 液 失返 的一种 钻井 技 术 ， 符 合 条 件 的地 层 不 多 ， 但
前 大多进 入开 发 的中后期 ， 分地层 压力 已开始 衰 部
Hale Waihona Puke 井 液从立 管 到 出 口形 成 １个 闭合 、 压 的 循 环 系 承
统 ， 而 实 现 钻 井 优 化 ； 际 钻 井 承 包 商 协 会 从 国
（Ａ Ｃ） Ｉ Ｄ 对控 压钻 井一 ＭＰ Ｄ作 了如下定 义 ｌ 。 ４ ］ ＭＰ Ｄ是一 种 经 过 改 进 的钻 井 程 序 ， 可 以较 它 为 精确 的控制 整个 环空井 筒 的压力 剖面 ， 目的是 确 定 井底 压 力 ， 控制 环 空 的压 力 剖 面 。 目前 ， 据 来 根 所使 用压 力控 制及 作业方 式 的不 同 ， Ａ Ｃ对 Ｍ Ｄ ＩＤ Ｐ
控压钻井装备与技术介绍
系统 性能指标
自动节 流系统
额定压力:35MPa 节流 度:±0.35MPa 工作压力:10MPa
回压泵 额定压力:35MPa
系统
额定流量:12L/s
技术特征
实现功能
✓主、备、辅助三个节流通道，
能够自动切换
具备自动节流，冗余节流切换、安全报警、
✓钻进中实现在线维护
出口流量监测等功能，能够适应复杂工况
精细控压钻井装备与技术
郭庆丰 中国石油集团钻井工程技术研究院
2014年9月
— 前言
主
— 控压钻井工艺技术
要
— 精细控压钻井系统
内
— 主要成果与技术创新
容
— 现场应用情况
— 经济社会效益及推广应用前景
一、前 言
精细控压钻井系统是精细控 压钻井工艺技术的载体，实现了 “看着井底压力来打井”，可有效 解决窄密度窗口造成的井漏、井涌、 井壁失稳、卡钻等复杂事故。国外 在2007年开始工业化应用，目前已 成为许多油田勘探、开发必备的钻 井技术。
静液压力
静液压力
不同工况压力控制示意图
-13-
二、控压钻井工艺技术
控压钻井的应用优势
消除了循环压力对井底压力的影响
有利于深井和高温高压井的安全施工、提高速度 控制井底压力小幅度波动
有效控制井底压力在窄范围内； 有利于水平井和窄压力窗口井作业。 快速调节井下环空压力 在不调整钻井液密度的情况下，快速应对井 下情况的变化，随时调整进行液相的过、近、欠 平衡作业
PCDS-Ⅰ精细控压钻井系统构成
自动节流管汇系统 回压补偿系统 液气控制系统 自动控制系统 自动控制软件 随钻压力测量工具（可选）
震动筛
泥 浆 罐
控制压力钻井技术应用探讨
控制压力钻井技术应用探讨摘要：由于钻井环境较为复杂，传统开采方式还存在一定的局限性，导致钻井作业中面临着较多的安全隐患，而且井下情况比较复杂，出现卡、漏、塌等现象的概率较高，不仅会导致钻井效率下降，油气层还会因此受到污染，降低开采质量，产生较大的损失。
而目前采用的控制压力钻井技术使用了承压和封闭的钻井液循环系统，不仅可以更好的控制复杂的井下环境，减少各种作业问题，还能够降低钻井成本，提高钻井可钻性等，尤其是可以更好的适应窄密度窗口钻井工作而开展，因此该技术的应用价值也比较高，已经受到了广大钻井公司的青睐。
基于此，本文就控制压力钻井技术应用进行了探讨，以期能够为当前的钻井作业提供科学的参考依据。
关键词：控制压力；钻井技术；应用引言控制压力钻井技术能够有效提高对井眼压力的精确控制，确保井内压力保持在合理的范围之中，而井底压力保持稳定则会保障钻井工作的顺利进行，减少各种不良问题的发生，因此相关技术人员也越来越重视对该项技术的研究工作，这对提高当前油气开采工作的质量也有着十分重要的现实意义。
一、控制压力钻井技术概述控压钻井技术是在对井眼环空进行精确控制的前提下实施的一种欠平衡钻井技术。
在实际操作中，相关作业人员需要用到地面井口压力控制设备（RCD）、井下监控系统（PWD）、地面节流系统、回压补偿系统、智能压力控制系统的互相协调配合进行钻井操作，在钻进的过程中可以利用上述设备对井筒压力剖面进行动态控制，以此可以确保井底压力能够控制在合理的范围内，从而有效地预防井下可能会出现的易漏地层井漏、井涌等状况，同时还能够保护油气层，最终实现安全、高效地钻井工程施工。
近年来，控制压力钻井技术的应用范围越来越广，在各油田的钻井工作中起着重要的应用价值，实践中也可以发现，控制压力钻井技术采用的设备中同时使用了承压和封闭的钻井液循环系统，该系统的组成比较复杂，但是通过了相关设备的操作能够更好地面对传统钻井方式可能会遇到的各种井下复杂状况，并有效解决了以往钻井过程中出现的钻井成本高、钻井可钻性低等各种障碍。
精细控压钻井井底压力自动控制技术初探
精细控压钻井井底压力自动控制技术初探作者：黄忠来源：《中国化工贸易·中旬刊》2019年第03期摘要：油田开采是当前我国获得石油资源的主要方式，开采效益的高低也决定着实际收益的高低，目前，我国的很多油田在开采钻探中使用的一般都是常规的钻探技术，但是很多位于地质条件相对复杂地方的油井还会存在钻井液安全密度窗口过窄的问题，使得油田出现井涌、压差卡钻等一些较为严峻的井下问题，这些问题的出现使得油田的开采进度受到影响，也会造成大量的浪费，甚至直接会造成油井的报废。
基于此，本文就精细控压钻井井底压力自动控制技术的进行了分析，提出了精细控压钻井井底压力自动控制技术的具体应用，并对精细控压钻井井底压力自动控制技术的未来展望进行了阐述。
关键词：精细控压钻井;井底压力自动控制技术;展望精细控压钻井技术是当前油气钻井工程领域中新兴的一种钻探技术，其主要应用原理就是使得钻井时的井底压力保持恒定，以便能够在窄密度窗口复杂地层井段的安全，以便能顺利钻进，从而减少油井中井涌、漏失、压差卡钻井复杂问题的发生，应用效益显著，对我国某些处在复杂地形区域的油田开采中具有重要的现实意义。
1 精细控压钻井技术1.1 概述精细控压钻井是一种有效实现安全钻井的一种钻探技术，其在应用过程中需要借助相配套的井下工具对井底压力、钻井液性质进行测量，并及时的将测量数据传递到井口的计算机当中，计算机会依据相关的数据信息对井口进行调节，以便达到控制井底孔隙压力的目的。
该项技术常应用于我国西部地区的一些较为复杂的油井中，以及对油田枯竭油气层二次开发中，近几年，随着该项技术的不断成熟，其在深海海底油藏钻井中的应用逐渐普及，其中形成的欠平衡精细控压钻井工艺能够通过可控微溢流控压钻井解决发现与保护储层、防止窄密度窗口过窄的世界难题，使得钻井周期得到了大幅度的缩短，有力的提高了油田开采获得的经济效益。
1.2 精细控压钻井井底压力自动控制工艺原理精细控压钻井自动控制系统的核心是地面控压钻井回压泵系统、控压钻井节流管汇系统以及节流管汇系统控制系统[1]。
窄窗口钻井精细控压钻井技术探讨
窄窗口钻井精细控压钻井技术探讨摘要：针对深井同一裸眼段钻遇多套地层、多个压力系统并存情况，易出现漏喷同存，存在“漏转溢”、“溢转喷”可能，井控风险高。
通过采用控压钻井技术进行精细压力控制，避免钻井复杂情况出现，实现安全高效钻井。
关键词：窄密度窗口；控压钻井1、前言随着我国油气资源勘探开发领域不断拓展，深层、超深层钻井日益增多，钻遇层系多、压力系统复杂，“漏喷同层、漏喷同存”的情况时有发生，地层漏失压力、破裂压力范围小，泥浆安全窗口窄，增加了钻井施工风险，容易出现漏、溢、喷、塌、卡等工程复杂情况，轻则耽误钻井施工进度，增加钻井施工成本。
重则造成井毁人亡，造成严重的经济损失和恶劣社会影响。
为了提高窄窗口密度钻井施工井控能力，降低施工风险，需要对钻井施工压力进行精细控制，控压钻井技术能够实现压力精准控制，很好解决窄泥浆窗口钻井施工难题。
该技术通过控制钻井液密度、流变性、井口回压、环空液位、井眼空间等，实现对井底压力的精准控制，使压力介于地层孔隙压力和地层破裂压力之间，进行近平衡钻井，从而防止地层流体进入井眼，避免出现井漏、井涌、井壁垮塌、卡钻等工程异常情况，加强对该技术的研究应用，对于提高钻井施工安全性、实现优快钻井具有重要意义。
2、控压钻井技术探讨2.1 控压钻井压力控制方法常规钻井通过控制钻井液密度来改变井底压力，对于同一开次压力系统复杂、漏喷同层的情况，通过改变钻井液密度来控制井底压力存在一定局限性，主要表现在：不能很好解决循环压力导致的复杂情况；不能解决井底压力波动的情况；在起下钻、接单根等过程中施工效率低。
特别是当泥浆泵关闭后，由于泥浆停止循环，井筒内压力会大大增加，要保持循环会增加钻井施工成本。
控压钻井通过回压泵，能够进行压力补充，稳定井底压力，避免出现压力波动。
控压钻井系统压力方程如下：P bh=P s+P a+P bp以上公式中，P bp是回压泵和节流管汇产生的井口压力；P s是钻井液液柱压力；P a为循环钻井液产生的环空摩阻压力。
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【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，然而现有的钻井技术在使用过程中存在着一些问题。
传统的钻井技术在高温高压井下易发生漏失，导致作业环境的不稳定性，增加了作业难度与危险性。
钻井过程中的井控问题也是一个常见的挑战，如井底压力过高或过低都会影响井筒稳定性，同时也容易导致地层破损或井眼塌陷。
传统的钻井技术在应对非常规油气藏开发时存在着一定的局限性，效率低下且成本较高。
深井钻井井控技术的探究
深井钻井井控技术的探究1. 引言1.1 深井钻井井控技术的意义深井钻井井控技术的意义在于提高油气勘探开发效率，降低钻井风险，保障井下安全。
随着油气资源的逐渐枯竭，勘探开采难度日益增大，深井钻井井控技术的应用成为必然选择。
通过井控技术，可以准确控制井孔的流体压力、井下温度和各种工艺参数，提高钻井施工质量，避免井下事故发生，实现高效安全的钻井作业。
深井钻井井控技术还可以有效节约开采成本，提高油气产量，延长油气田的寿命，促进石油行业的可持续发展。
深井钻井井控技术的意义在于推动油气勘探开发技术的进步，保障油气资源的可持续利用，对于国民经济的发展具有重要意义。
1.2 深井钻井井控技术的发展现状随着石油勘探和开发活动的持续深入，对深井钻井井控技术的需求也日益增长。
目前，全球范围内深井钻井井控技术已经取得了一定的进展，但仍存在一些挑战和问题。
目前深井钻井井控技术在高温高压、超深井等极端条件下的应用还存在一定的局限性。
需要不断加强研发，提升技术水平，以应对复杂多变的地质条件。
深井钻井井控技术的监控手段和设备也需要不断完善和更新。
传统的井下监测设备在大规模深井钻井中已经不再适用，需要引入更先进的技术和设备，提高井控效率和安全性。
深井钻井井控技术的标准化和规范化程度仍有待提高。
为了确保钻井作业的安全和可靠性，需要建立统一的技术标准和规范，加强对人员培训和管理。
深井钻井井控技术在不断发展和完善中，面临着挑战和机遇并存的局面。
只有不断创新和提升技术水平，才能更好地满足深水、超深水等复杂条件下的钻井需求，推动油田开发的进一步发展。
2. 正文2.1 深井钻井井控技术的原理深井钻井井控技术的原理是通过实时监测井口的各种参数，如井口流量、井口压力、井口温度等，然后根据监测数据进行分析和处理，控制井口的产量，保证井口的安全运行。
深井钻井井控技术的原理主要包括以下几个方面：首先是实时监测技术，通过在井口安装监测设备，实时采集井口各种参数的数据，并将数据传输至中控室进行分析处理。
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钻井过程的控制技术，它是针对井底压力监测和控制实现的一种技术手段，通过这种技术，可以实现井底压力控制在一定的范围内，从而达到更加精细化和精准化的钻井过程控制。
本文将对精细控压钻井技术进行探讨，并介绍其应用领域和发展趋势。
一、精细控压钻井技术的原理和特点精细控压钻井技术主要是通过井底压力控制系统，实现对井底压力的监测和控制，从而实现对钻井过程中的削减过程、循环过程和钻头到达目标钻层过程中的井底压力进行实时监测和控制。
这种技术的主要特点包括以下几个方面：1、精度高：采用精密的传感器和控制系统对井底压力进行监测和控制，能够保证井底压力的精度和稳定性，实现更加精确和精细化的钻井控制。
2、安全可靠：通过实时监测井底压力，可以及时发现和解决钻井中可能出现的安全隐患，从而保障钻井过程的安全稳定性。
3、环保节能：通过精细控制钻井过程中的流速和钻进速度，有效地降低了泥浆流量和功率消耗，实现了节能环保的目的。
4、操作简便：采用了自动化控制系统，可以实现对钻井过程的一键控制，大大降低了人工操作的难度和工作强度。
精细控压钻井技术在石油天然气勘探和开发过程中具有十分广泛的应用领域，包括以下几个方面：1、深海油气开采：深海油气勘探和开采面临着海水深度大、环境恶劣等复杂的工况条件，需要采用更加精细化的控制技术来保证钻井过程的安全和高效。
2、压裂水平井钻井：压裂水平井钻井技术是一种应用广泛的技术手段，它需要对井底压力进行精细化的控制，才能实现对裂缝的更好控制和钻井的高效和精度。
3、深井钻探：在深井钻探中，对井底压力的控制显得尤为重要，只有采用更加先进的控制技术，才能保证钻井过程的成功和安全。
随着油气资源的日益减少和开采难度的不断增大，精细控压钻井技术将呈现出以下几个发展趋势：1、数字化和自动化：随着信息技术的不断发展，将会有更加智能化的井底压力监测和控制技术出现，实现更加数字化和自动化的钻井过程控制。
精细控压钻井系统控制策略设计及实践
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第 ３ ７卷
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系统 （ Ｐ ＷＤ） 监测与控制系统 （ ＭＣ Ｓ ） 和控制装备（自 动节 流控 制 系统 （ Ａ Ｃ Ｓ ） 与 回压补 偿 系统 （ Ｂ Ｐ Ｃ Ｓ ） ） 两 大部 分 、 四大核 心 装备 ， 以及 配 套 的旋 转 控 制头 （ Ｒ Ｃ Ｈ） 、 液 气 分 离器 系 统 （ Ｚ Ｑ Ｆ） 、 钻 柱 止 回 阀 等
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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据传输到地面，可以对井下压力进行实时、精细的监测，为精细控压钻井技术的实施提供了可靠的技术支持。
3. 应急对策机制的创新精细控压钻井技术的第三个创新是应急对策机制的创新。
由于油气田钻井作业的复杂性，井下压力异常情况难以完全避免。
对于精细控压钻井技术而言，建立一套完善的应急对策机制显得尤为重要。
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。
随着相关技术的不断发展和创新，精细控压钻井技术将在油气勘探开发中得到更广泛的应用。
精细控压钻井系统控制策略设计及实践
精细控压钻井系统控制策略设计及实践
精细控压钻井系统（MPD）是一种高级的钻井技术，可控制井底压力，从而最大程度地提高钻井效率和安全性。
以下是精细控压钻井系统控制策略设计及实践的一些关键要点：
设计控制策略：MPD系统的控制策略包括初始压力控制、泥浆流量控制、井底压力控制和异常事件控制等。
设计控制策略时需要考虑钻井的各种因素，例如井深、井眼直径、岩石类型、钻头类型等。
选择控制器：控制器是MPD系统的核心组件，主要用于控制井底压力和泥浆流量等参数。
在选择控制器时需要考虑控制精度、响应时间、控制模式等因素。
实施控制策略：实施MPD系统的控制策略需要进行实时监控和调整。
在实施过程中需要注意控制参数的变化，例如井深、钻头类型、岩石类型等因素。
处理异常事件：在MPD系统运行过程中，可能会出现各种异常事件，例如井眼塞积、井口回流等。
对于这些异常事件需要及时处理，采取相应的控制策略，以保证钻井的安全和效率。
总结经验教训：MPD系统的控制策略设计和实践需要不断总结经验教训，以进一步完善控制策略和提高钻井的效率和安全性。
总之，精细控压钻井系统的控制策略设计和实践需要综合考虑钻井的各种因素，选择合适的控制器，并进行实时监控和调整，处理异常事件，并不断总结经验教训，以最大程度地提高钻井的效率和安全性。
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状态，可以及时调整钻井液性质和流量，有效预防井漏和井壁塌陷等隐患。
精细控压钻井技术还可以减少作业人员的劳动强度和操作错误，降低钻井成本，提高钻井效率。
目前，精细控压钻井技术已经在国内外的油田钻井作业中得到广泛应用，取得了显著的成效。
未来，随着各类传感器和控制系统的发展，精细控压钻井技术将进一步完善，实现自动化和智能化，成为钻井作业的主流技术之一。
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指在钻井过程中，通过控制钻井液的密度和流量，精确地控制井底压力，以达到安全、高效地钻掘井筒的目的。
本文将探讨精细控压钻井技术的创新及应用。
精细控压钻井技术的创新主要表现在以下几个方面：钻井液的配方与管理方面的创新。
传统的钻井液主要由水、泥浆和钻井添加剂组成，而随着深水钻井、高温高压井等复杂工况的出现，传统的钻井液已经无法满足需求。
研发和应用新型钻井液成为精细控压钻井技术的创新方向。
新型钻井液具有高温、高压、减摩、减粘等特点，能够更好地应对复杂工况，提高钻井效率和安全性。
井底压力监测与预测方面的创新。
井底压力是精细控压钻井的核心参数，只有准确地监测和预测井底压力，才能进行精细控制。
传统的井底压力监测主要依靠岩石物性参数和测井数据，而这些方法受限于精度和实时性。
研发更先进的井底压力监测技术成为精细控压钻井技术的又一创新方向。
利用多米诺效应原理研发的井底压力传感器，能够实时监测井底压力，提高钻井作业的安全性和效率。
井控参数优化方面的创新。
精细控压钻井的核心任务是控制井底压力，而井底压力受到多个参数的影响，如钻井液流量、密度、井深和循环时间等。
传统的井控参数优化主要基于经验和工程师的经验，缺乏科学性和精确性。
研发基于数据建模和优化算法的井控参数优化方法成为精细控压钻井的创新方向。
这种方法能够根据实时采集的数据对井控参数进行自动调整，提高钻井作业的稳定性和效率。
自动化钻井系统的创新。
自动化钻井系统是精细控压钻井技术的实际应用载体，通过集成传感器、数据采集和控制系统，实现钻井作业的自动化和智能化。
传统的钻井系统主要依靠人工操作，受到人力和主观因素的限制，无法满足精细控压的要求。
研发和应用自动化钻井系统成为精细控压钻井技术的创新方向。
自动化钻井系统能够实时监测井底压力、控制钻井液参数、调整钻具参数等，提高钻井作业的精确性和效率。
深水钻井领域。
深水钻井作为近年来发展迅猛的领域，对钻井技术提出了更高的要求，其中包括精细控压技术。
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二、精细控压钻井技术的基本概念精细控压钻井技术是指利用高科技手段实现对钻井过程中的井底地层压力和钻井液压力的精细控制，以保障井下安全、提高钻井效率、降低钻井成本的一种钻井技术。
该技术的主要目的是实现对井底地层的精细压力控制，以避免钻井过程中的井下事故，同时也能够提高钻井效率，减少钻井成本。
三、精细控压钻井技术的创新1. 应用先进的传感器技术传感器是精细控压钻井技术的核心，通过传感器可以实时监测井底地层的压力变化，以及钻井液压力等数据。
随着传感器技术的不断创新，如MEMS传感器技术的应用，可以大大提高传感器的精度和灵敏度，使其能够更加准确地监测井底地层的压力变化，从而实现对井底地层的精细控制。
2. 运用智能化控制系统智能化控制系统是精细控压钻井技术的另一项重要创新，通过运用先进的控制算法和计算机技术，可以实现对钻井液的压力、流量等参数进行精确控制，以保障钻井过程中的安全和效率。
智能化控制系统还可以通过实时监测井下的数据，进行智能分析和预测，提前预防井下事故的发生。
3. 发展智能化钻头技术智能化钻头技术是精细控压钻井技术的另一项重要创新，通过在钻头上安装传感器、执行器等装置，可以实现对钻进过程的实时监测和精细控制，从而减少钻进过程中的误操作，提高钻井的效率和安全性。
四、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在一些复杂地质条件下，如高压高温、易塌陷地层等，传统的钻井技术往往难以满足钻井过程中的精细控制需求。
而精细控压钻井技术则可以通过实时监测和智能控制，更好地适应复杂地质条件下的钻井作业，保障井下的安全和高效钻井。
2. 在水平井和超深井的应用在水平井和超深井中，由于钻井过程中的地层压力变化较大，要求对井底地层进行更加精细的控制。
而精细控压钻井技术可以通过先进的控制系统和智能化钻头技术，实现对水平井和超深井的精细控制，从而提高钻井效率，降低钻井成本。
五、精细控压钻井技术的发展趋势1. 与大数据、人工智能的深度融合随着大数据和人工智能技术的不断发展，精细控压钻井技术将会更加深度地融合大数据和人工智能技术，实现对井下数据的实时分析和智能化决策，进一步提高钻井的效率和安全性。
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筒多相流动 ，正常钻进时 ，钻井液流速较高 ，因此不可
以忽略 。 Ｂｅｇｇｓ‐Ｂｒｉｌｌ 模型给出了加速度压降公式的推
导公式［１４］ ，本文直接给出最后公式 ，如下 ：
抄ｐ 抄ｚ
ａｃｃ
＝
－
ρｍ Ｖ ｍ ｐ
Ｃｓｇ
抄ｐ 抄ｚ
Ｔ
（１１ ）
·４·
天 然 气 工 业 ２０１２ 年 ７ 月
（９ ）
Ｒｅｍ ＝ ρｍ Ｖ ｍ ｄｈ μｍ
（１０ ）
式中 Ｒｅｍ 为雷诺数 ；ε 为管壁的粗糙度 ，ｍ 。
显然由式（７） 、（８） 、（９） 、（１０）可以计算出摩阻压力
梯度 。
许多学者认为 ，大部分两相流的计算模型中 ，如果
流速较低 ，加速度压降对总体压降的贡献很小 ，一般情
况下可以忽略［１１］ ，但是本文讨论的是精细控压钻井井
械能守恒定律出发 ，得出单位质量气液固多相混合物 的计算公式［１０］ ：
抄ｐ 抄ｚ
Ｔ
＝
抄ｐ 抄ｚ
ｈｙ
＋
抄ｐ 抄ｚ
ｆｒ
＋
抄ｐ 抄 ｚ ａｃｃ
（５ ）
式中
抄ｐ 抄ｚ
Ｔ
为总压降 ；
抄ｐ 抄ｚ
ｈｙ
为重力压降梯度 ；
抄ｐ 抄ｚ
为摩阻压力梯度 ；
ｆｒ
抄ｐ 抄ｚ
为加速度压力梯度 。
ａｃｃ
重力压降梯度由下式计算 ：
２ ＤＣＰＤＴ 井底压力自动控制数学模型
ＤＣＰＤＴ 的核心就是对井底压力进行精确控制 ，
将井底压力控制在安全密度窗口之内 ，保证钻进与停
钻等一系列作业的顺利 、安全进行 ，解决窄密度窗口带
来的复杂钻井问题［５］ ，同时增加机械钻速 。 通过分析
前人对井底压力计算的研究成果［６‐１１］ ，结合目前我国
抄ｐ 抄ｚ
ｈｙ
＝
ρｍ ｇ
（６ ）
将式（３）求出的 ρｍ 代入式 （６ ）即可求得重力压降
梯度 。
摩阻压力梯度由下式计算［１２］ ：
抄ｐ 抄ｚ
ｆｒ
＝
ｆ
ｍ
ρｍ
Ｖ
２ ｍ
２ ｄｈ
（７ ）
式中 ｄｈ 为水力直径 ，ｍ ；ｆ ｍ 为摩擦系数 。
式 （７ ）右侧只有 ｆ ｍ 未知 ，ｆ ｍ 可以由 Ｍ ｏｏｄｙ 图求
基金项目 ：国家科技重大专项（编号 ：２００８ＺＸ０５０２１‐００３）部分研究成果 。 作者简介 ：姜智博 ，１９８６ 年生 ，硕士研究生 ；从事控压钻井工艺技术研究与应用 、钻井地质方面的研究工作 。 地址 ：（１０００８３ ）北 京市海淀区学院路 ２０ 号 。 电话 ：１３６５１１２８４１１ 。 Ｅ‐ｍａｉｌ ：ｊｉａｎｇｚｂｄｒｉ＠ ｃｎｐｃ ．ｃｏｍ ．ｃｎ
１ ＤＣＰＤＴ 井底压力自动控制工艺原理
ＤＣＰＤＴ 自动控制系统的核心是地面 Ｍ ＰＤ 回压 泵系统 、Ｍ ＰＤ 节流管汇系统和 Ｍ ＰＤ 控制系统 。 ＤＣＰＤＴ 井底压力自动控制工艺原理如图 １ 所 示 ，正常钻进时 ，钻井液泵处于工作状态 ，较低密度的 钻井液正常循环 ，ＰＷＤ 实测的井底压力数据输送到控 制系统 ，控制系统通过调节节流管汇相关阀门的开 度［４］ ，提供一定范围的井口回压 ，此时回压泵系统处于 停止工作状态 ，节流管汇系统和控制系统处于工作状
ＤＯＩ ：１０ ．３７８７ ／ｊ ．ｉｓｓｎ ．１０００‐０９７６ ．２０１２ ．０７ ．０１１
目前我国部分油田的钻探过程中钻井液安全密度 窗口过窄 ，当钻遇窄窗口地层 ，使用常规钻井技术极易 出现井涌 、漏失 、压差卡钻等井下复杂问题 ，甚至无法 钻进 ，最终导致井的报废 。 另外 ，全球有至少一半的海 上油气藏通过常规钻井技术是无法实现开采的 ，并且 随着地层孔隙压力的不断衰减 ，这一比例还在不断增 加 。 而导致这些问题的一个重要原因就是常规钻井技 术单一 、粗略 、滞后的井底压力控制方法 ，因此随着钻 井工程技术的进一步发展 ，对井底压力精确控制提出 了更高的要求 。 ２０ 世纪 ６０ 年代 ，控压钻井技术开始在陆地钻井 中应用［１］ 。 国际钻井承包商协会 （ＩＡＤＣ ）欠平衡与平 衡压力 钻 井 委 员 会 对 控 压 钻 井 （Ｍ ａｎａｇｅｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ ）作出如下定义 ：“控压钻井是一种用于精确控 制整个井眼环空压力剖面的自适应钻井过程 ，其目的 是确定井下压力环境界限 ，并以此控制井眼环空液压 剖面 。 该技术应用闭环 、承压的钻井液循环系统控制 地面回压 ，避免发生井涌 。”随后我国相关学者又提出 了精细控压钻井的概念［２］ ：“在钻井过程中 ，能够精确 控制井筒环空压力剖面 ，有效实现安全钻井的技术 ，简 称为 ＤＣＰＤＴ （Ｄｅｌｉｃａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ
图 ２ ＤＣＰＤＴ 井底压力计算模型图
第 ３２ 卷第 ７ 期 钻 井 工 程
·３·
图 ３ 循环压耗与井口回压关系图
本文建立的井筒环空压降模型为直井井筒环空压 降模型 ，是根据力学模型考虑了加速度压降 、相间滑脱
第 ３２ 卷第 ７ 期 钻 井 工 程
·１·
精细控压钻井井底压力自动控制技术初探
姜智博１ ，２ ，３ 周英操２ ，３ 刘 伟２ ，３ 王 倩１ ，２ ，３
（４ ）
式中 Ｅ 为持液率 ，％ ；Ｅｈ１ 为计算井段的持液率 ，％ ；ρ１
为液相密度 ，ｇ ／ｃｍ３ ；ρｇ 为气相密度 ，ｇ ／ｃｍ３ ；Ｖ ｍ 为混合
物速度 ，ｍ ／ｓ ；Ｖ ｓｇ 为气相折算速度 ，ｍ ／ｓ ；ρｍ 为混合物密
度 ，ｇ ／ｃｍ３ ；μｍ 为混合物黏度 ，ｍＰａ · ｓ ；ｇ 为重力加速
１ ．中国石油勘探开发研究院研究生部 ２ ．中国石油集团钻井工程技术研究院 ３ ．油气钻井技术国家工程实验室
姜智博等 ．精细控压钻井井底压力自动控制技术初探 ．天然气工业 ，２０１２ ，３２（７） ：４８‐５１ ． 摘 要 控压钻井技术是当前油气钻井工程领域的前沿技术之一 。 钻井各个工况的井底压力须保持恒定 ，才能确 保窄密度窗口复杂地层井段的安全 、顺利钻进 。 为此 ，通过分析前人对各个工况井底压力计算的研究成果 ，提出了精细 控压钻井井底压力计算模型 ，该模型的环空循环压耗计算包含了多相流动的重力压降 、摩阻压降和加速度压降梯度 。 在 塔里木盆地实施了 １ 口井的精细控压钻井作业 ，用停泵工况由地面回压泵施加的回压值与计算值比较 ，最大误差为 ０ ．３０ Ｍ Ｐａ ，能满足工程实际需要 ，为今后精细控压钻井井底压力精确计算与控制提供了理论支撑 。 关键词 精细控压钻井 控压钻井系统 井底压力 自动控制 计算模型 循环压耗 塔里木盆地
度 ，常量 ；σ 为液面张力 ，１／（Ｎ · ｍ） 。
其中 ρ１ 、ρｇ 、Ｖ ｍ 、Ｖ ｓｇ 均为已知量 ，因此通过式 （２） ， 利用迭代法可以求出持液率 （Ｅ） ，再由式 （３ ） 、（４）可计 算出混合物的密度 ρｍ 和黏度 μｍ 。 两相流压降梯度根据 Ｂｅｇｇｓ‐Ｂｒｉｌｌ 模型 ，假设外界 与混合液之间没有能量交换 ，从稳定流动的多相流机
·２·
天 然 气 工 业 ２０１２ 年 ７ 月
图 １ ＤＣＰＤＴ 井底压力自动控制工艺原理图
态 ，井底压力由环空液柱压力 、循环摩阻压力和节流管 汇压力组成 ，可以维持在安全密度窗口之内 。
然后可以计算（５）式 ，得出总的循环压耗 ，即可由 此确定回压值的大小 ，从而对井底压力剖面进行精确 控制 。
３ 实例计算与分析
３ ．１ 实例计算 以塔里木某井井身结构及钻具组合为例 ，外径为 碬 ２４４ ．５ ｍｍ 的技术套管下深至 ６ ５０２ ｍ ，拟完钻井深 为 ６ ６２５ ｍ ，采用 碬 ２１５ ．９ ｍｍ 牙轮钻头开钻 ，自下而 上钻具为 碬 １７７ ．８ ｍｍ 无磁钻铤长度为 １０ ｍ ，碬 １２７ ｍｍ 的无磁承压钻杆长度为 １０ ｍ ，碬 １２７ ｍｍ 斜坡加 重钻杆长度为 ４０５ ｍ ，碬 １２７ ｍｍ 钻杆长度为 ６ ０６６ ．９６ ｍ 。 地面温度为２０ ℃ ，地温梯度为２ ℃ ／１００ ｍ ，地层 压力梯度为 １ ．１７ Ｍ Ｐａ／１００ ｍ ，机械钻速为 ３ ｍ ／ｈ ，泵 排量为 １０ ～ １２ Ｌ ／ｓ ，天然气密度为 ０ ．７１３ ｇ ／ｃｍ３ ，钻井 液密度为 １ ．０８ ～ １ ．１８ ｇ ／ｃｍ３ ，钻井液漏斗黏度为 ４５ ～ ６０ ｓ 。 ３ ．２ 分析 图 ４ 表明 ，本文建立的数学模型在停泵工况中所 计算出的井 口 回 压 值 与 实 际 需 要 井 口 回 压 值 误 差 较 小 ，最大误差仅 ０ ．３０ Ｍ Ｐａ ，符合现场的工程实际需要 ， 可以实现对井底压力的精确控制 。
ｔｅｒ 公式［１３］ 。 作者通过比较以上几个显式计算式 ，发
现 Ｃｈｅｎ 的计算式精度较高 ，因此本文使用的是 Ｃｈｅｎ
公式计算摩阻系数 ，如下 ：
ε
１ ｆｍ
＝ － ２ ．０１ｌｇ
３
ｄｈ ．７０６
５
＋
５
．０４５ ２１ｌｇ Ａ Ｒｅｍ
（８ ）
ε １ ．１０９ ８
Ａ＝
ｄｈ ２ ．８２５ ７
＋
７ ．１４９ ０ ．８９８ １ Ｒｅｍ
和流型分类的稳态流动气液两相流模型 。 假定环空流 型为泡状流 ，考虑相间滑脱时的方程［９］ ：
１ ．５３
ｇσ（ρ１ － ρｇ ） ρ２１
－ ０ ．２５
Ｅ０ ．５
＝
Ｖ ｓｇ １ － Ｅｈ１
－ １ ．２Ｖ ｍ
（２ ）
ρｍ ＝ ρ１ Ｅ ＋ ρｇ （１ － Ｅ）
（３ ）
μｍ ＝ μ１ Ｅ ＋ μｇ （１ － Ｅ）
得 ，但 是 利 用 计 算 机 程 序 进 行 求 解 不 太 方 便 ，
Ｃｏｌｅｂｒｏｏｋ（１９３９ 年 ）给出了摩擦系数的计算公式［１２］ ，
但是这个计算公式是一个隐式 ，后来的学者又提出了