压力控制钻井简介
井控的基本概念
井控的基本概念1.1井控的概念1.1.1井控的定义井控，即井涌控制或压力控制，是指采取一定的方法控制住地层孔隙压力，基本上保持井内压力平衡，保证钻井的顺利进行的技术。
定义中所说的“一定的方法”包括两个方面：（1）合理的压井液密度；（2）合乎要求的井口防喷器。
定义中所说的“基本上保持井内压力平衡”指：P井底-P 地层=ΔP（ΔP取值：对于油井取1.5～3.5MPa；对于气井取3.0～5.0MPa。
）1.1.2井控的分级根据井涌的规模和采取的控制方法之不同，井控作业分为三级，即初级井控、二级井控和三级井控。
初级井控：采用合适的钻井液密度和技术措施使井底压力稍大于地层压力的钻井过程。
初级井控的核心就是确定一个合理的钻井液密度，初级井控提供的钻井液液柱压力为安全钻井形成第一级屏障。
初级井控技术要求我们在进行钻井施工时，首先要考虑配制合适密度的钻井液，确保井内钻井液液柱压力能够平衡甚至大于地层压力，保证井口敞开时安全施工。
二级井控：由于某些原因使井底压力小于地层压力时，发生了溢流，但可以利用地面设备和适当的井控技术来控制溢流，并建立新的井内压力平衡，达到初级井控状态。
二级井控技术要求井口必须装防喷器组，井口防喷器组为安全钻井提供第二级屏障。
二级井控的实质是“早发现、早关井和早处理”：（1）早发现：溢流被发现得越早越便于关井控制，越安全。
国内现场一般将溢流量控制在1～2m3之前发现。
这是安全、顺利关井的前提。
（2）早关井：在发现溢流或预兆不明显、怀疑有溢流时，应停止一切其它作业，立即按关井程序关井。
（3）早处理：在准确录取溢流数据和填写压井施工单后，就应节流循环排出溢流和进行压井作业。
三级井控：三级井控是指二级井控失败，井涌量大，失去了对地层流体流入井内的控制，发生了井喷（地面或地下），这时使用适当的技术与设备重新恢复对井的控制，达到初级井控状态。
即常说的井喷抢险，这时可能需要灭火、打救援井等各种具体技术措施。
压力控制钻井技术
压力控制钻井技术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]。
2 海上MPD作业流程设计压力控制钻井设备应至少包括压力控制系统、流体处理系统、井下工具系统等。
现场应用时要针对作业井的具体情况进行合理优选，特别要结合海上平台的具体情况，在满足作业能力和安全环保要求的前提下，尽量简化设备，减少平台的空间占用。
2.1 作业流程设计设计MPD时考虑了以下几种工况：（1）在钻储层上部的水泥塞或未发现油气显示前，通过液压系统打开液动闸板阀3，井口返出流体经泥浆槽8至振动筛，与常规钻井相同；（2）进行MPD作业期间，关闭液动闸板阀3，关闭MPD节流管汇中路阀，流体进入液气分离器后，游离的气体被分离出来，输送到点火器燃烧掉。
精细控压钻井技术简介
1、MPD提出背景
近年来随着对石
BHP
油天然气勘探开发力 度的加大，各种复杂 地区钻井日益增多， 应 用 常 规 OBD技 术 以 及 UBD 技 术 均 不 能 很 好 解 决 窄 密 度 窗 口 安 BHP 全 钻 井 、 含 H2S 气 体 、高密度泥浆漏失引
井涌
起的钻井复杂和井控 风险等问题。
即 ：MPD是一种适用的钻井程序，用于精确地控制整个井眼的 环空压力剖面，其目的在于确定井底压力范围（使环空压力剖面在安 全密度窗口之类），从而合适地控制环空液压剖面。
一、 精细控压钻井技术概述
2、精细控压钻井技术定义（Managed Pressure Drilling-MPD）
技术注解： (1)MPD将工具与技术相结合，通过预先控制环空液压剖面，可以减少 与井底压差范围狭窄的井眼钻井有关的风险和投资； (2)MPD可以包括对回压、流体密度、流体流变性、环空液面、循环摩 擦力和井眼几何尺寸进行综合分析与加以控制； (3)MPD可以更快地纠正作业，来处理观察到的压力变化。能够动态控 制环空压力，从而能够完成其他技术不可能经济地完成的钻井作业； (4)MPD技术可用于避免地层流体侵入，使用适当的工艺作业中产生的 任何流动都是安全的。
井底恒压 CBHP
加压泥浆帽 PMCD
窄密度窗口... 高温高压层
大漏失地层
双梯度 DGD
海洋钻井
一、 精细控压钻井技术概述
应用最广泛，适用区域最 广，技术上最先进 溶洞、大裂缝地区 地层压力梯度规律突变 （深海海底）
HSE 健康安全环保
减少污染
仅在概念阶段
陆上力
地层压力
一、 精细控压钻井技术概述
2、精细控压钻井技术定义（Managed Pressure Drilling-MPD）
钻井井控概述及压力
1 井喷失控的原因
．
7）井口不 8）井控设 安装防喷器 备的安装及 试压不合格
9）井身结构 设计不合理
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1 井喷失控的原因
．
10）空井时 间过长，又 无人观察井 口。
11）地质设计 未能提供准确 的地层孔隙压 力资料。
当班柴油机司机停了带泵的柴油机，但是，由于带动绞车和转盘 的主柴油机在一个中间平台上，井喷喷势加剧后难以接近，未能 停止，喷出的气体可能被柴油机排气管的火花点燃。 或者，由于井口喷势剧烈，气体裹带地层泥砂打击井架底座产生 的火花点燃了喷出的天然气。
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目
第一章 第 二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
录
绪论 井下各种压力的概念及其相互关系 地层压力检测 地层破裂压力 井控设计 溢流的原因、预防与检验 井内气体的膨胀和运移 井底常压法压井 特殊压井
强。10时55分，机泵房先爆燃，保温棚被炸飞，铁板及支架飞出，火焰
高达100m，井场设备全部烧毁。造成轻重伤员17人，其中1人抢救无效死 亡，1人失踪。2000年12月30日抢装井口成功，历时11天的大火终于被制
服。
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事故主要原因：
测井时间长、仪器被卡是一个主要原因 该井从2000年12月8日完钻，一直到17日发现溢流，其间 历时9天5小时10分，从井深3551m到油层底部4229m井段一直 没有建立过循环，加之在处理测井仪器事故过程中，穿心打 捞失误，导致1160m电缆落井；在后面的打捞中捞矛下的过深， 导致了后两次井内产生抽吸，使得泥浆液柱压力最终低于地 层压力。
《控压钻井技术》课件
防喷器
防喷器是控压钻井中最重要的设 备之一，用于控制井口压力。
节流装置
节流装置通过控制钻井液流量和 压力，保持井底压力平衡。
泥浆泵
泥浆泵用于循环钻井液，清除井 底的岩屑和杂质。
控压钻井中的挑战和风险
控压钻井面临着压力控制、井漏井喷、井眼稳定等技术挑战和风险。
控压钻井的发展趋势和前景
随着油气勘探技术的不断发展，控压钻井技术将会得到更广泛的应用和推广。
2 高温高压井
控压钻井技术可解决高温高压井下的钻井作业难题。
3 特殊地质条件
控压钻井技术用于处理特殊地质条件下的油气井。
控压钻井的优势和意义
安全性
控压钻井技术可有效控制井 口压力，保障作业人员和设 备的安全。
提高效率
控压钻井技术可以减少钻井 作业中的停工时间，提高施 工效率。
增加产量
通过控制井底压力，控压钻 井技术能够提高油气井的产 量。
《控压钻井技术》PPT课 件
控压钻井技术是一种用于油气井的高压控制和安全钻井技术。本课件将介绍 该技术的定义、应用领域、优势和意义，以及关键设备和工具。
控压钻井技术的定义
控压钻井技术是一种在高压环境下进行的钻探作业，用于油气井的开发和生产。
控压钻井技术的应用领域
1 海洋石油开发
控压钻井技术广泛应用于海洋深水油气田的勘探和开发。
控压钻井的基本原理和流程
控压钻井的根本原理是通过控制井底压力，使井筒保持良好稳定，防止井漏和井喷。
1
压力控制
通过在井口设置控制设备，控制钻井液的进出，保持井底压力稳定。
2
循环钻井液
通过循环钻井液，清除井底的岩屑和杂质，保持井筒畅通。
3
井眼壁稳定
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。
控压钻井
实时调整井口回压，维持井底压力相对稳定，保证井筒内
的压力满足地层密度窗口的要求。井底恒压控压钻井技术 适用于处理海洋窄密度窗口、浅表层钻井等问题。
井底恒压控压钻井技术装备布置示意图
5
控制压力钻井
泥浆帽钻井
泥浆帽钻井技术作业是向环空注入高密度钻井液， 钻杆中注入“牺牲流体”；通常牺牲流体密度较低， 以此获得较高的机械钻速。牺牲流体与环空注入的 高密度钻井液在环空相遇，形成钻井液 — 牺牲流体 界面，界面以上的高密度钻井液被称为泥浆帽。
3
控制压力钻井
控压钻井技术方式
1. 恒定井底压力MPD（CBHP MPD）
2. 泥浆帽钻井（PMCD） 3. 双梯度钻井MPD 4. HSE（健康、安全、环境） MPD 又称回流控制钻井技术
4
控制压力钻井
井底恒压控压钻井
井底恒压控压钻井适用于窄密度窗口和未 知密度窗口情况下的钻井作业，可通过调节井 口回压维持井底压力等于或略大于地层压力， 保证钻井作业安全、高效。 井底恒压控压钻井装备的布置主要是在旋转防喷器与液 气分离器之间加入一个自动节流管汇系统，根据井底压力
旋转防喷器可以避免关闭闸板防喷器，将碳氢化合物释 放至钻台的可能性降至最低，且在循环出侵入流体或在 处理气侵钻井液过程中允许活动钻柱。 HSE控压钻井技术装备布置示意图
8
2
控制压力钻井 欠平衡、控压、常规钻井划分
井眼压力 欠平 坍塌压力～孔隙压力 衡钻 井 控压 油井，孔隙压力～孔隙压力+1.5钻井 3.5MPa 气井，孔隙压力～孔隙压力+3-5MPa 近平 油井，孔隙压力+1.5-3.5MPa 衡钻 气井，孔隙压力+3-5MPa 井 过平 油井， 孔隙压力+3.5MPa ～破裂压力 衡钻 气井， 孔隙压力+5MPa ～破裂压力 井
控压钻井(推荐完整)
决海洋钻井中遇到的溶洞型及裂缝地层导致的严
重漏失有良好效果。
6
双梯度钻井技术
控制压力钻井ຫໍສະໝຸດ 作业时，隔水管内充满海水（或不使用隔水 管），通过海底泵和小直径回流管线旁路回输钻井 液；或在隔水管中注入低密度介质（空心微球、低 密度流体、气体），降低隔水管环空内返回流体的 密度，使之与海水相当，在整个钻井液返回回路中 保持双密度钻井液体系，有效控制井眼环空压力、 井底压力，确保井底压力处于安全的压力窗口之内。
泥浆帽钻井
泥浆帽钻井技术作业是向环空注入高密度钻井液， 钻杆中注入“牺牲流体”；通常牺牲流体密度较低， 以此获得较高的机械钻速。牺牲流体与环空注入的 高密度钻井液在环空相遇，形成钻井液—牺牲流体 界面，界面以上的高密度钻井液被称为泥浆帽。
海洋应用泥浆帽钻井的井口装备示意图
此方法已在海洋钻井作业中获得成功应用，对解
1. 解决了钻井中的窄密度窗口问题 2. 解决了海洋浅表层作业的相关问
题 3. 解决了隔水管进气对深水钻井的
影响问题 4. 减少非生产时间，降低作业成本
1
控制压力钻井
控压钻井原理
常规钻井：井底循环压力= 静液柱压力+ 环空摩阻 控压钻井：井底循环压力= 静液柱压力+ 环空摩阻+ 地面回压 （环控压耗折算当量钻井液密度0.03-0.15g/cm3）
3
控制压力钻井
控压钻井技术方式 1. 恒定井底压力MPD（CBHP MPD） 2. 泥浆帽钻井（PMCD） 3. 双梯度钻井MPD 4. HSE（健康、安全、环境） MPD 又称回流控制钻井技术
4
控制压力钻井
井底恒压控压钻井
井底恒压控压钻井适用于窄密度窗口和未 知密度窗口情况下的钻井作业，可通过调节井 口回压维持井底压力等于或略大于地层压力， 保证钻井作业安全、高效。
井控的基本概念
井控的基本概念1.1井控的概念1.1.1井控的定义井控，即井涌控制或压力控制，是指采取一定的方法控制住地层孔隙压力，基本上保持井内压力平衡，保证钻井的顺利进行的技术。
定义中所说的“一定的方法”包括两个方面：（1）合理的压井液密度；（2）合乎要求的井口防喷器。
定义中所说的“基本上保持井内压力平衡”指：P-P井底=ΔP （ΔP取值：对于油井取1.5～3.5MPa；对于气井取地层3.0～5.0MPa。
）1.1.2井控的分级根据井涌的规模和采取的控制方法之不同，井控作业分为三级，即初级井控、二级井控和三级井控。
初级井控：采用合适的钻井液密度和技术措施使井底压力稍大于地层压力的钻井过程。
初级井控的核心就是确定一．个合理的钻井液密度，初级井控提供的钻井液液柱压力为安全钻井形成第一级屏障。
初级井控技术要求我们在进行钻井施工时，首先要考虑配制合适密度的钻井液，确保井内钻井液液柱压力能够平衡甚至大于地层压力，保证井口敞开时安全施工。
二级井控：由于某些原因使井底压力小于地层压力时，发生了溢流，但可以利用地面设备和适当的井控技术来控制溢流，并建立新的井内压力平衡，达到初级井控状态。
二级井控技术要求井口必须装防喷器组，井口防喷器组为安全钻井提供第二级屏障。
二级井控的实质是“早发现、早关井和早处理”：（1）早发现：溢流被发现得越早越便于关井控制，越安全。
国内现场一般将溢流量控制在1～2m3之前发现。
这是安全、顺利关井的前提。
（2）早关井：在发现溢流或预兆不明显、怀疑有溢流时，应停止一切其它作业，立即按关井程序关井。
在准确录取溢流数据和填写压井施工单后，早处理：）3（．就应节流循环排出溢流和进行压井作业。
三级井控：三级井控是指二级井控失败，井涌量大，失去了对地层流体流入井内的控制，发生了井喷（地面或地下），这时使用适当的技术与设备重新恢复对井的控制，达到初级井控状态。
即常说的井喷抢险，这时可能需要灭火、打救援井等各种具体技术措施。
井控技术基础知识
0=M+Pp
式中Pp—— 地层孔隙压力 MPa 0——上覆岩层压力 Mpa M—基体岩石重力 Mpa
井下各种压力的概念
六、激动压力和抽吸压力
抽吸压力：上提钻柱时， 由于钻井液粘滞作用由此 而减小的井底压力值。
井下各种压力的概念
激动压力：下钻或下套 管时，由于钻头下行挤 压该处钻井液,使钻井 液流动受的阻力。
绪论
三级井控
二级井控失败，井涌 量增大，失去了控制， 发生了井喷，这时依 靠井控技术和井控设 备恢复对井的控制， 达到初级井控状态， 叫做三级井控。
绪论
井侵
当地层孔隙压力 大于井底压力时， 地层孔隙中的流 体(油、气、水） 将侵入井内，通 常称为井侵。
绪论
溢流
当井侵发生后，井口 返出的钻井液（或压 井液）的量比泵入的 量多，停泵后钻井液 （或压井液）自动外 溢，这种现象称之为 溢流。
井下各种压力的概念
二、静液压力
静液压力是由静止液体重力产生的压力。
静液压力是液柱密度和垂直高度的函数，其大小取
决于液柱密度和垂直高度。
表示形式为：p=gH p—静液压力 kPa —液体密度 g/cm3
g—重力加速度 m/s2 H—液柱高度 m
井下各种压力的概念
井下各种压力概念
例：如图2-1所示，井内钻井液密度 为1.2 g/cm3，3000m处静液柱压力为多少？
三、压力梯度
是每增加单位垂直深度压力的变化量。 计算公式为:
G=p / H=g
式中
G—压力梯度，kPa /m； p—压力， kPa 或MPa； H—深度，m 或 km。
井下各种压力的概念
四种压力的表示法
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。
压井的原理
压井的原理
压井是一种在钻井过程中用来控制井底压力的技术，它在遇到油气井喷出或者井底压力过高的情况下，能够有效地控制井内压力，保证井眼的安全。
压井的原理主要是通过在井口注入相应的流体，以抵消井底的压力，从而达到控制井底压力的目的。
首先，了解压井液的选择。
在进行压井作业时，需要选择合适的压井液。
压井液的密度要能够大于井底的地层压力，以保证在井底形成足够的静压力。
同时，压井液的粘度要适中，以确保在井眼中形成稳定的静压力柱。
此外，压井液的化学性质也需要考虑，以防止对地层造成不良影响。
其次，掌握压井液的注入方法。
在进行压井作业时，需要通过井口将压井液注入到井眼中。
注入的方式通常有循环法和直接泵入法两种。
循环法是通过井口将压井液注入到井眼中，然后再通过井口将井底的流体排出，以达到控制井底压力的目的。
直接泵入法则是将压井液通过井口直接泵入井眼中，以抵消井底的压力。
最后，需要注意压井的监测与控制。
在进行压井作业时，需要对井口的压力、流量等参数进行实时监测，并根据监测结果对压井作业进行调整。
同时，需要严格控制压井液的注入速度和压力，以确保压井作业的安全可靠。
总之，压井的原理是通过选择合适的压井液，掌握注入方法，并进行监测与控制，来达到控制井底压力的目的。
只有在严格遵循原理并加以实践操作时，才能确保压井作业的安全高效进行。
钻井院控压钻井装备与技术介绍
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。
保护油气层
控压钻井技术能够精确控制钻井液压力，减少对油气层的伤害，保 护油气资源。
控压钻井技术应用场景
1 2 3
高压、高油气比油气田
在高压、高油气比油气田中，采用控压钻井技术 可以有效控制地层压力，防止井喷等事故发生。
复杂地层
对于复杂地层，如断层、裂缝发育地层等，采用 控压钻井技术可以降低地层破裂的风险，提高钻 井成功率。
控压钻井泵的调节系统能够根 据需要调整泵的排量和压力， 实现钻柱内压力的精确控制。
控压节流阀
控压节流阀是控压钻井系统中的关键部件之一，主要作用是调节和控制钻柱内的压 力。
控压节流阀通常采用球阀或滑阀结构，具有高精度、高可靠性、快速响应等特点。
通过调节控压节流阀的开口度，可以精确控制钻柱内的压力和流量，实现控压钻井 的目的。
定性和可靠性，降低应用成本，提升市场竞争力。
提升技术应用水平
02
加强技术培训和技术服务，提高钻井工程师和技术人员的技能
水平，确保技术的正确和有效应用。
拓展技术应用领域
03
将控压钻井技术应用于更广泛的领域，如深海钻井、非常规能
源开发等，以拓展技术的应用范围和市场空间。
政策与资金支持建议
制定优惠政策
加强知识产权保护
控压钻井简介
• 控压钻井的定义
• 常规控压钻井工艺
• 其它控压钻井技术
控压钻井的定义
• 控压钻井的原理：通过对井底压力的实时监测
、水力参数的分析计算、井口套压（或回压）
的自动控制，实现合理的井底压力，始终保持
井底压差处于微过平衡状态，有效控制地层流 体侵入井眼,减少井涌、井漏、卡钻等多种钻 井复杂情况,非常适宜孔隙压力和破裂压力窗 口较窄的地层作业。
性。
其它控压钻井技术
• 连续循环系统原理如右图所示。
• 连续循环钻井的主要优点有： 1.消除了压力波动的影响
2. 改善了ECD控制
3.消除了岩屑沉降的影响
液柱压力来精确控制井眼压力的方法。保持井
底压力恒定就是对ECD进行精确控制，在钻进
、接单根或起下钻过程中均维持一个恒定的环
高,在井口施加一个水力回压,而开泵时,环空摩
擦压力降低,此时则停止施加回压,这一操作使得井筒压力更为恒定,从而有效
避免了开停泵时出现井涌-井漏的恶性循环。通常情况下,当地层破裂压力梯度 接近孔隙压力时(即压力窗口窄)才会采用这种控制压力钻井工艺。
控压钻井和欠平衡钻井的区别
控压钻井在钻井过程中控制
地层流体的向井流动，使地 层流体不侵入井筒，主要解 决的是钻井问题。
欠平衡钻井使地层流体流入
井筒，主要用于钻压力衰竭 地层,降低表皮系数,提高油 气采收率,主要解决储层伤害 问题。
常规控压钻井工艺
一、井底压力恒定的控制压力钻井（CBHP）
通过环空水力摩阻、节流压力和钻井液静
了下至总井深的套管数量。
其它控压钻井技术
一、微流量控压钻井（MFC）
微流量控压钻井系统主要由 3 大部分组成: 旋转控制头、微 流量节流管汇和数据采集与控制系统。旋转控制头在井眼环空与 钻柱之间起密封作用，提供安全有效的压力控制，实现带压钻进 作业；微流量节流管汇可根据工作需要调节钻井液流量等参数， 钻井液地面管汇上装有 2 个钻井液微流量测量仪以及相关的传 感器，传感器通过测量各种钻井液参数，并将采集到的压力、温 度、流量、流速等信号通过 A/D 转换器送到中央数据采集与控 制系统中，经计算机处理后发出下一步控制指令。
控压钻井技术
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
蓬
当
组
1800
2300 坍塌压力
蓬
当
组
2800
孔隙压力
实际密度
塔
3300
本
组
3800
蓬
当
组
4300
塔
4800
本
组
5300
MPD分类
IADC UBO协会的MPD分会将MPD技术划分 为二大类：
✓使用回压泵 ✓使用节流阀：自动/半自动/手动 ✓恒压点 (PoCP)
o双梯度钻井MPD
泥浆稀释 无隔水管泥浆回收 海底泥浆举升钻井 (SMD) 使用特殊工具
注入不可压缩的轻固体和液体（在研）
恒定井底压力MPD
控制回压(AtBalance的动态环空压力控制DAPC) 被Schlumberger收购
o 被动型MPD（Reactive MPD）
➢使用MPD方法和/或设备作为应急，以减轻所出现的 钻井问题。 ➢采用常规套管程序和钻井液程序。 ➢ 配备旋转控制装置、节流管汇、钻具浮阀等设备。 ➢ 提高安全性和钻遇意外压力时（如孔隙压力或破裂 压力高于或低于预计值）的施工效率。 ➢ 目前在陆地施工的控制压力钻井大多是采用被动型 方式 。
MPD解决漏涌并存的原理
o 在裂缝性井漏情况下，钻井液密度窗口非常狭窄，往 往不到0.02 g/cm3，环空循环摩阻足以造成漏失。
MPD解决井漏的原理
控制压力钻井新技术及其应用
控制压力钻井新技术及其应用
压力钻井是一种采用压力驱动的钻井技术，可以有效地控制钻井深度，减少技术难点，提高钻井效率，降低钻井成本。
有针对性控制压力钻井技术的研发是提高压力钻井效率和成熟度的重
要手段。
它包括控制压力钻井参数，调节机械性能，防止破裂和破坏，缩
短钻井时间，避免误差和漏斗功能等方面。
水力压力钻井技术一直是人们关注的焦点，它是通过压力控制来改善
钻井效率和质量的新型技术，一方面可以降低钻井阻力，另一方面可以改
善压力漂浮，减少地质变化对钻井的影响，为探针和钻孔提供更好的保护。
在采用有针对性控制压力钻井技术的钻井过程中，可以实现更高的钻
井效率，更安全的钻井环境，更精确的钻深，更稳定的钻井状态，有效地
避免钻井参数的冗余，提高了钻井的精度和效率，也减少了钻井的成本，
有助于提升技术水平，提高压力钻井后续工作。
控制压力钻井技术
主要内容：
井底压力恒定MPD (CBHPMPD) 双梯度MPD(Dual-gradientMPD) 加压泥浆帽MPD (Pressured-mud-cap MPD，PMCD) HSEMPD（HSE or返回流量控制 (RFC)
其它演变的钻井方法
22
二、控压钻井（MPD）各种应用模式
10
一、控压钻井（MPD）概述
存在窄密度窗口地层的几种情况 压力敏感地层裂缝、溶洞等连通性好的地层，停泵井涌，
开泵漏失； 长井段同一压力系统当平衡上部地层时，钻开下部地层
会发生漏失，降低密度上部地层流体会有外溢； 上部存在异常高压层钻遇下部正常压力目的层，由于地
层压力降低发生漏失；
11
按其压力控制方式可分为主动型和被动型。 “被动型”MPD (ReactiveMPD)：采用常规钻井方法钻 井，但将设备组装成能够迅速应对意料外的压力变化。钻井
程序中至少需要装备有旋转控制装置(旋转防喷器或旋转头)、
节流管汇，或许还有钻柱浮阀等。 “主动型”MPD (ProactiveMPD)：充分利用组装设备
——井底压力恒定MPD
(CBHPMPD)
井底压力恒定MPD又称为 当量循环密度( ECD) 控制。 设计时使用低于常规钻井方式 的钻井液密度进行近平衡钻井。 循环时井底压力 = 静液柱压
力+环空压耗
23
二、控压钻井（MPD）各种应用模式
当关井、接钻杆时，循环压耗消失，井底压力处于欠平衡 状态，在井口加回压使井底压力保持一定程度的过平衡，防止
27
二、控压钻井（MPD）各种应用模式
28
二、控压钻井（MPD）各种应用模式
29
二、控压钻井（MPD）各种应用模式
钻井立压的概念
钻井立压的概念钻井立压是指通过在钻头井口上方注入一定的液体压力来控制井口底部的地层压力。
在钻井过程中，地层压力会通过井眼传递到井口，如果不进行控制，地层压力可能会导致井漏、井喷等安全事故的发生。
通过钻井立压可以抵抗地层压力，确保井口压力稳定，保障钻井作业的安全进行。
钻井立压是钻井中常用的一种技术手段，它的主要工作原理是通过在钻井井口上方向井内注入一定压力的液体，形成一个人工增强的砂体，这个人工增强的砂体能够抵抗地层压力，维持井口底部的压力在一个安全范围内。
在实际应用中，钻井立压可以通过不同的方法来实现。
常见的钻井立压方法包括泥浆柱法、气体柱法和泡沫柱法等。
其中，泥浆柱法是最常用的一种方法，它通过在井口上方注入一定压力的泥浆，形成一个稳定的泥浆柱。
泥浆柱可以提供额外的压力，抵抗地层压力，保持井口压力稳定。
泡沫柱法和气体柱法则是通过注入一定比例的气体和液体来控制井口底部的压力。
钻井立压的主要作用是保障钻井作业的安全进行。
在钻井过程中，地层压力会不断传递到井口，如果井口底部的压力超过井口底部的压力承受能力，就会发生井漏、井喷等事故。
而通过实施钻井立压，可以有效地控制井口底部的压力，确保井口压力在一个安全范围内。
同时，钻井立压还可以提供一定的稳定井口底部的压力，便于作业人员进行下一步的工作。
总之，钻井立压是一种通过在钻井井口上方注入一定压力的液体来控制井口底部压力的技术手段。
它的主要作用是保障钻井作业的安全进行，有效地控制井口底部的压力，防止井漏、井喷等事故的发生。
在实际应用中，钻井立压可以使用不同的方法来实现，其中泥浆柱法是最常用的一种方法。
通过钻井立压，能够确保钻井作业的安全性和顺利进行。
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流监控系统、强行起下钻装置等，其作用是防止发生
井喷，控制井口返出流体流量和流体压力，维持井底 压力稳定，保证在井口有压力时钻井作业能够正常进
行。
39
三、压力控制钻井装备
7100EP旋转控制头
PCWD系统
40
三、压力控制钻井装备
Williams系列旋转控制头
开度1
10
阀开度mm
15
20
25
30
35
47
三、压力控制钻井装备
3、分离设备
海上立式密闭四相分离器
48
三、压力控制钻井装备
Flow from well
Gas
Cuttings
Oil Mud
海上卧式密闭四相分离器
49
三、压力控制钻井装备
50
三、压力控制钻井装备
SWACO Offshore Standard 液气分离器总成技术参数 工作压力不低于1.0 MPa（145psi） 进液口 4 1/16″ 排液口 8″ 排气口 8″ 最大气体处理量 17.5 mmscf/d （49.5×104 m3 /d） 最大泥浆处理量 1500 gpm （8176 m3 /d）
15
二、压力控制钻井工艺
2、地层适应性分析 • 1）地层压力系数和地质情况较清楚的储层； • 2）井眼稳定性良好的石灰岩、花岗岩储层； • 3）胶结性能良好的砂岩储层； • 4）H2S含量低于20ppm 的储层。
16
二、压力控制钻井工艺
区块筛选
筛
油藏类型
地质条件
初步经济评价
选
适合MPD的目标区块
5
一、压力控制钻井技术简介
压力控制钻井 MPD 压力控制钻井(Managed Pressure Drilling- MPD)
技术从欠平衡钻井中衍生出来的新技术，是一种采用欠
平衡钻井设备及先进压力控制方法进行钻进的技术。 压力控制钻井使用科学的方法和技 术来严密监测和控制井底压力，并 根据地层情况、钻探目的和工程实 际问题将动态井底压力控制在预定
防爆动力站
向轴承总成提供润滑油和冷却液
46
2、数据采集
压力MPa 6:01:42 6:02:00 6:02:18 6:02:36 6:02:54 6:03:12 6:03:30 6:03:48 6:04:06 6:04:24 6:04:42 6:05:00 6:05:18 6:05:36
时间 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
三、压力控制钻井装备
RISER CAP 7100
43
三、压力控制钻井装备
44
三、压力控制钻井装备
45
三、压力控制钻井装备
7100EP旋转控制头总成技术参数 静动态工作压力5/2.5 Kpsi、轴承总成通径11″、顶驱工作方式 底部连接 13-5/8″×5M法兰、侧口 7-1/16″×5M法兰 用于硫化氢工作介质 ，5″钻杆密封胶芯 远程监控器 可监测卡箍液缸压力、轴承总成内油压及井口套压三个参数 具有远程控制液压卡箍开关的功能
51
三、压力控制钻井装备
4、节流管汇
52
三、压力控制钻井装备
5、充气设备
34
二、压力控制钻井工艺
5、作业
对于每个项目，油公司内明确启动MPD作业的目的和
意义，并成立MPD项目组； 根据每个平台的实际状况，制定合理的应急预案，确
保作业安全；
环保要求。
35
二、压力控制钻井工艺
压力控制： 控制方法1：通过液控节流阀 响应快、作业量小，最常用 控制方法2：调节泥浆密度、注气量
压力控制钻井技术
中海油服钻井事业部
汇报内容
• 压力控制钻井技术简介 • 压力控制钻井工艺 • 压力控制钻井装备
• 油服技术发展过程
2
一、压力控制钻井技பைடு நூலகம்简介
• 压力控制钻井是随着欠平衡钻井技术的发展而产生
的钻井技术；
• 目的：为了满足海上作业的需要、解决井下复杂、
减少非工作时间； • 核心内容是根据需要人为地控制钻进中的动态环空 循环压力。
作业工作量大，不作为压力微调的手段
控制方法3：调节泵排量 深水作业可能用到
36
三、压力控制钻井装备
压力控制钻井装备包括： • 井口压力控制设备 • 地面流体处理设备 • 低密度流体产生和注入设备 • 井下控制阀
37
三、压力控制钻井装备
液动板 阀
旋转控 制头 分离器
节流管 汇
防回火 装置
38
三、压力控制钻井装备
注气范围数据的录入
27
二、压力控制钻井工艺
井身结构示意图
28
二、压力控制钻井工艺
氮气注入量与井底压力的变化（0.5Mpa井口回压）
Pressure vs. Flow Rate(s)
35000
30000
25000
Pressure (kPag)
20000
15000
10000
5000
Injection Pressure Bottome-Hole Pressure
低电阻
低渗透 复杂 油气藏 井下复杂情 况发生频繁 无法计算 申报储量
低孔隙 特点 问题 常规录井测井 技术无法识别
10
一、压力控制钻井技术简介
应用：
1、减少、控制井漏；
2、控制井底压力、减少
井下事故；
3、提高井控安全性； 4、提高油气井产能和产量； 5、提高勘探成功率。
11
一、压力控制钻井技术简介
欠平衡钻井技术可以减少钻井中对地层的污染，发现
隐蔽储层并正确评价储层，提高勘探的准确性和成功率。
自1980s以来，陆地油田很多区块和油田使用了欠平衡
钻井技术并取得良好效果，目前预计有30％的井采用该
技术完成。 但由于受作业空间、安全环保等因素的限制，欠平衡 技术不适用于海上作业，在整个世界范围内海上欠平衡 应用较少。
18
二、压力控制钻井工艺
4、工艺设计
预计负压值 负压差大于 水平井段环空压耗 是 负压差引起 是
否
钻具组合数据 井身结构数据 岩石力学数据
井壁失稳
否 计算随钻产油气量 油气产量小于 设备除油气能力 是 合理井底负压值
19
单位压差 随钻产油气量
否
二、压力控制钻井工艺
MPD
20
二、压力控制钻井工艺
油 藏 研 究 优 化 设 计
三维地质模型
油藏工程研究 开发技术 政策 目的层 位置
剩余油分布 油水分布和 压力状况
油藏精细构造
储层空间分布
布井方式
产能预测
储层伤害机理
油藏地质设计
作业方式 优化
可采储量
17
二、压力控制钻井工艺
3、钻井介质选择 • 根据储层压力系数的大小，压力控制钻井介质可以为 单独的气相或液相，也可以是气液两相混合物。在做 欠平衡钻井介质设计时，除了考虑循环介质的密度外， 还要考虑携岩、油气分离效率、防腐、安全及环保等 方面因素。 • 目前常用的介质为水基泥浆、油基泥浆、油包水泥浆、 微泡泥浆、充气泥浆等。
500
Annulus Pore Pres. Frac. Pres.
1000
MD (m)
1500
2000
2500
3000
3500
30
二、压力控制钻井工艺
井深与环空返速的变化（0.5Mpa井口回压）
Annulus Velocity Profiles
Velocity (m/sec)
0 0 1 2 3 4 5 6
岩屑 浓度 ‰ 气体 排量 m3/min
ROP(M/H)
33
二、压力控制钻井工艺
3) 完井、测试设计 利用MPD方式钻井后不能采用常规方式完井、测试 尽量采用裸眼完井 对于生产井尽量不测试 对于评价井测试项目从简 尽量采用随钻测试 一般不采用固井完井，确实需要，要尽量减轻水泥浆液 柱的压力；采用更精确的压力控制，井底处于平衡状态 --管外封隔器辅助固井 --泡沫水泥浆填充
500
1000
MD (m)
1500
2000
2500
Liquid
3000
Gas Solids
3500
31
二、压力控制钻井工艺
环空混相体积变化（0.5Mpa井口回压）
Volume Fraction in Annulus
Volume Fraction (%)
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
8000 / 9000
500 psi Operating
IP 1000
1000 psi Operating
7000
1500 psi Operating
7100
2500 psi Operating
41
三、压力控制钻井装备
驱动器
Williams旋转控制头
旋转密 封总成 密封胶芯 安全螺栓
液压卡箍 底座 42
500
1000
MD (m)
1500
2000
2500
Liquid
3000
Gas Solids
3500
32
二、压力控制钻井工艺
ROP变化时调整注氮量可满足井眼净化要求
定液体排量、回压及负压值下的几个参数变化趋势图 40
N 2 注入速率（K L / M I N )
35 30 25 20 15 10
10 15 20 25 30 35
– 并且获得了比原计划单井配产高出 2－3 倍的单井油气产量；
– 可以预料这项技术将是一项应用前景十分看好的海上钻井技术。