控压钻井(推荐完整)
控压钻井简介
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
液将低密度钻井液压入漏失
层段,继续钻进,所有低密度 钻井液和流入井眼的流体都
被压入衰竭地层。采用这种
方法,即使所有低密度钻井液 都循环失返,侵入衰竭地层,
也能够有效控制井眼。
常规控压钻井工艺
三、双梯度钻井技术
双梯度钻井(DGD)技术是国外近年来提出的一种深 水钻井技术新概念，其基本原理是在同一井筒内控制 两种密度的流体，作业时井眼上部井段打入低密度钻 井液,下部井段打入高密度钻井液，通过双泥浆密度体 系，使压力窗口维持在地层孔隙压力和破裂压力之间 。实现双梯度可采用水下泵系统或灌注海水等方法降
李根
• 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。
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
空压力，实现“近平衡”钻井。
停泵时,环空摩擦压力(AFP)升高,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。
控压钻井技术及实践培训讲义PPT工艺
当检测到井壁出现掉块时，立即增加井口回压，抑制 井壁掉块。
精细控压钻井优点
➢ 工程方面： 1、井控安全：及时发现溢流或漏失并迅速处理。 2、钻井提速： （1）井下安全：及早发现溢流、漏失并迅速方便处置，快速抑制井壁掉 块，减少卡钻几率； （2）提高机械钻速：降密度，减压持效应； （3）提高钻井时效：通过调整套压减少加重泥浆、堵漏时间。
➢ 油气层发现与保护 1、随钻测试地层孔隙压力，及时发现油气层； 2、用较低密度的钻井液钻油气层，保护油气层。
控压钻井具有独特的优势：
勘探上：及时发现和有效保护油气层。 开发上：除具有勘探上的优势外，还能降低综 合开发成本，实现开发目的。 钻井工程上：及时发现、处置溢流和漏失乃至 井壁坍塌，防止粘卡，提高机械钻速，缩短加重时 间和堵漏时间。
说明在循环期间井底的正压差当量密度=密度附加值+环
空循环压耗当量密度。这个值一般为0.05至0.15g/cm3，压 力3至6MPa。
控压钻井技术的奥妙
➢控压钻井与常规钻井的比较优势：
★井漏：开泵就漏，停泵井内钻井液液面不降；开泵就不返，停泵井内 井液液面下降，但漏失速度可以接受。此时控压钻井技术能够解决。
控压钻井包括：欠平衡、过平衡和泥浆帽等钻井方式。
优势—
1、将设备、工具与工艺相结合，通过控制环空压力剖面，减少窄安全 密度窗口钻井相关的风险和投资；
2、可以对回压、钻井液密度、钻井液流变性、环空液面、环空循环 压耗和井眼几何尺寸进行综合分析并加以控制；
3、可以快速应对。及时处理观察到的井口与井底压力变化、钻井液 进出口流量变化，动态控制环空压力、出口流量，更经济地完成其 它技术不可能完成的钻井作业；
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
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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
控压钻井技术及其应用
控压钻井技术及其应用控压钻井技术及其应用姓名： XX班级：序号：学号：摘要：控压钻井是利用封闭的钻井液循环系统，通过液力井的模拟程序来反馈数据，预测环空压力剖面，从而使自动控制压力系统自动调节节流阀，产生微小调节量来精确控制整个井眼的环空压力剖面。
本文介绍了控压钻井的概念和原理及其应用和发展。
关键词：控压钻井；MPD；钻井技术；应用控压钻井是目前世界上最先进的钻井技术之一，能够对井底压力进行实时精确的控制、解决现场遇到的井下复杂钻井问题；理论研究与应用实践均表明，它可以有效的解决国内外普遍遇到的窄密度窗口安全钻井难题。
为了更好的掌握和运用该技术，从宏观角度将控压钻井看作为一项较复杂的系统工程，既要保证系统内任一组成部分能够正常运转，又要提高系统内各部分之间的协调能力，从而发挥其最大效率。
为此，提出了控压钻井系统工程（MPDSE）的概念——控压钻井系统工程就是将系统工程理论应用到控压钻井技术中的一种研究方法。
其主要内容是研究系统内部各组成部分的精确设计，系统分析各组成部分之间的相互关系和内部地位，优化处理各组成部分之间的相互制约性，实现系统的最优化。
一、MPD的系统组成和工作原理[1]1、定义和技术特点(1)MPD的定义：国际钻井承包商协会(LADC)欠平衡和控制压力委员会(Underba1anced Operation and Managed Pressure Commitee) 将MPD定义为：MPD是用于精确控制整个井眼压力剖面的适宜钻井程序，其目的是确定井下压力的环境限制，并以此控制环空液压剖面。
(2)技术特点：它不同于常规的开式压力控制系统，而是依赖于封闭的循环系统通过调节井眼的环空压力来补偿钻井液循环而产生的附加摩擦压力。
MPD技术义个重要特点就是使用了一套封闭的系统，可增加钻井液返回系统的钻井液压力，以提供钻进的能力和在保持适当环空压力剖面的情况下能连续接钻杆。
适当的环空压力剖面阻止了钻井液流人地层造成对地层的伤害。
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
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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
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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
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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
控压钻井概述讲解
HSE
❖ 健康、安全、环保MPD（HSE）：是控压钻井的重要组 成部分，主要用于含H2S地层，使用闭合承压钻井液循环 系统更严格控制井底气体产出，通过专用的分离器处理 H2S等有害气体，降低地面危险等级。
控压钻井主要装备
旋转防喷器（RCD） 单向阀（NRV） 节流管汇系统
❖ 旋转防喷器又叫旋转控制 头，在井眼环空与钻柱之 间起封隔作用，并提供安 全有效的压力控制，同时 具有将井眼返出流体导离 井口的作用。
旋转防喷器
钻杆内单向阀
❖ 又称钻具止回阀，是MPD中的重要装备。由于MPD需要 向环空中加回压，根据U型管原理，钻井液有可能被压回 钻柱内。泥浆中岩屑会堵塞钻具，甚至泥浆会从喷出钻柱 ，所以需要在钻柱内安装单向阀。下图为球形止回阀结构 。
节流管汇系统
❖ 节流管汇：利用节流管汇中的节流阀启闭,控制一定的回 压来保持井底压力的平衡。
❖ 控压钻井筛选步骤 ①确定作业目的； ②获取数据； ③评价分析；常规水力学、控压钻井水力学分析；确定重 要的参数。
MPD筛选流程图
Hale Waihona Puke 控压钻井的主要分类加压泥浆帽钻井
井底恒压控压钻井
传统分为四大类
双梯度控压钻井
HSE/密闭控压钻井
井底恒压控压钻井（CBHP）
❖ 井底恒压控压钻井（CBHP）：是一种通过环空水力摩 阻、节流压力和钻井液静液柱压力来精确控制井眼压 力的方法，主要用于钻过窄或不明压力梯度窗口。
先进控压钻井技术
连续循环钻井（CCS） 微流量控压钻井（MFC）
充气控压钻井 钻井泵分流器（RPD）
连续循环钻井
❖ 连续循环钻井技术是指在钻井过程中，起下钻接卸单根时 ，可以不停泵而保持井眼处于连续循环状态的技术。该技 术可有效克服因开/停泵造成的井下压力波动，减少因压 力波动造成的井下复杂情况及事故。
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。
井口控压钻井技术方案
若不再溢流，且不漏失（或漏失量较小），则进行控压钻进，井口控压1-3MPa；
3、若井口控压3MPa后，仍不能平衡地层压力，则连续提高钻井液密度（原 则上钻井液密度控制在1.20g/cm3左右），利用钻井液密度和井口控压相结合
在高密度压井条件下水平段钻井困难，大量压井材料由于地层承压能力低井漏 使得固相堆积在井眼中，造成在水平段钻井过程中钻时慢、易阻卡等井下复杂。
二、井口控压钻井技在注水区块应用的可行性分析
1、两道防线控制井口，更安全
安装井口控压装置降低注水区块
溢流井控风险至少要提供两道防线控
制井口，第一道防线旋转控制头承受 一定压力，控制地层流体的侵入，当
降低高压注水区块水平井水平段钻进过 程中的钻井液密度，提高钻井速度，减
少井下复杂。
控压钻井的 原则
控压钻井原则上以“微过平衡、微漏失 状态”为核心
三、井口控压钻井技术方案
2、控压钻井方案 正常钻进 （不控压）
一开、二开 直井段
否
斜井段入窗 水平段
溢流 出水
正常钻进 （不控压）
是
控压钻进 （1-2MPa）
开节流阀泄压。拆除旋转总成(可将旋转总成带在1根钻杆上，摆放在大门坡
道)，继续起钻至完(井口断流时应连接灌钻井液)。
三、控压钻井作业流程
6、井口控压钻井技术措施 起下钻
5、安装有全封闸板防喷器情况下，起钻完关闭全封闸板防喷器，控制套 压略低于或等于关井套压(若无套压、断流时及时开泵小排量通过侧井口向井 内注入钻井液并控制套压略低于或等于关井套压) 6、更换钻头、钻具组合，下钻到钻杆后安装旋转总成(或接带旋转总成的 钻杆)。 7、继续下钻，下钻钻具悬重达到50KN时，开始控制套压(每下1柱钻具， 控制套压增加1MPa，直至控制套压略低于或等于关井套压) 8、下钻过程中根据溢流量的大小，始终控制套压低于关井套压1～2MPa。
控压钻井技术
蓬 当 组
o 环空摩阻当量钻井液密度一般不高于
0.05g/cm3。 o 在深井和超高压地层，由于采用极高的钻 井液密度，环空摩阻高达0.15g/cm3。 o 在这种情况下，即使不是窄密度窗口，也 会造成漏喷并存或压裂地层的复杂情况。
深（m）
蓬 当 组
1800
2300
坍塌压力
2800
蓬 当 组
孔隙压力
控制压力钻井(MPD)技术
内容
o MPD的概念、特点与作用 o MPD的原理、分类 、设备
o 三大控压钻井系统
o MPD的关键
o 胜利钻井院控压钻井系统
o MPD应用与展望
控制压力钻井（MPD）的概念
IADC对MPD（managed pressure drilling)的定义（Feb
2004 to Jan 2008）
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 不处理的钻井液（水）沿钻柱 泵入
o 回压用来平衡储层压力，并维 持系统平衡
双梯度钻井
无隔水管泥浆回收系统(RMR )
• RMR 在下表层套管前就能使用。 •使用一台自动海底泵，将返回的泥浆通过一个返回管线从泥线返回到 钻台。
• 计算机控制系统和其它监测设备，通过改变泵速维持所需的井底压力。
• AGR Subsea AS.
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。 o GeoBalance Optimized：实时地质力学性质（孔隙、破裂和坍塌压力）确定， 并集成到自动节流管汇控制软件中。 o GeoBalance Sigma：多相流模拟、地面分离和注入设备，用于低压或衰竭地 层。
控压钻井的技术重点
控压钻井的技术重点作者：胡新江来源：《中国科技博览》2016年第05期[摘要]目前，能源紧张是全世界共同关注的问题，在各种能源中石油资源占有重要的地位，也是一个国家持续发展的重要保证。
我国经过长时间的努力才有技术日趋成熟，开采复杂地层油气资源获得良好的成效。
文中从控压钻井技术的原理及主要应用形式入手，介绍了控压钻井技术的主要组成部分。
[关键词]控压钻井技术技术重点控压原理中图分类号：TE249. 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0044-01控压钻井技术具有生产成本低、操作简单、生产效率高等优点，成为开采复杂地层石油资源的主要技术。
对深层次复杂地层进行钻探操作是，因孔隙与破裂压力之间的窗口较小，极易发生井漏、卡钻、大量有害气体泄漏等情况，不单单会延长钻井周期，也会引发一系列的环境、安全等问题。
如何合理有效的控制钻进过程中的压力，能及时解决钻井作业过程中发生的不良情况。
一、简述控压钻井技术的的原理控压钻井技术是指油气井进行钻井过程中，能够合理控制井筒压力剖面图，实现安全、有效的钻井效果。
开展钻井作业时，在井筒内形成环空压力因素较多，例如：井口回压、压力波动、井筒液柱压力等。
开展常规的钻井操作时，最主要的控制手段就是合理调节钻井液密度，但该系统并非权封闭性，因此，即使能够合理控制井底压力，但并无法保证其控压效果的连续性。
控压钻井技术的工作原理如下：低密度钻井液处于循环状态下，确保其动态处在规范的密度窗范围之内。
如果循环状态发生留置，会对井口位置添加适量的回压，在一定程度上确保钻井作业的安全。
二、控压钻井技术的主要应用形式（一）HSE控压钻井技术回流控制钻井简称为HSE控压钻井，该技术枝江健康、环保、安全作为设计目的，把钻井液返回钻台的技术。
HSE控压钻井作为IADC所列出的众多控压钻井的一种形式，或许技术应用上存在一定的变化，该该技术与敞开式循环系统对比，一般出现危险必须停止钻进货影响开采操作时方可使用该技术。
控压钻井技术在深井复杂结构井中的应用
控压钻井技术在深井复杂结构井中的应用摘要：经过长时间的发展，现如今我国石油产业规模不断扩大，控压钻井关键技术也更加成熟，尤其是对于复杂地层油气资源开采也有非常好的效果。
控压钻进技术在其中发挥了重要作用。
控压钻井技术应用于油田，其本身是一种新技术，已经被诸多油田企业应用到实际工作中。
控压钻井技术主要是对井内压力进行精准控制，使井眼压力始终处于可控范围内。
而对于深井复杂结构井当中获得了更为普遍的应用。
关键词：控压钻井技术；深井；复杂结构井；应用引言控压钻井技术应用在本质上与传统钻机技术应用有一定的区别，是现代钻井技术发展的重要支撑。
基于此，本文主要对控压钻井技术在深井复杂结构井中的应用进行了简要的分析。
1、压力控制原理钻井过程中，井筒中任意一点的压力由环空液柱压力、钻井液循环时的环空流动阻力、井口回压、环空循环压力波动（如激动压力、抽吸压力、侵入井内的地层流体引起的压力波动）等组成即：ｐＨ＝ｐｍ＋ｐＡ＋ｐＣ＋ｐａｆ式中：ｐＨ为井底压力，ＭＰａ；ｐｍ为环空液柱压力，ＭＰａ；ｐＡ为环空流动阻力，ＭＰａ；ｐＣ为井口回压，ＭＰａ；ｐａｆ为环空循环压力波动，ＭＰａ。
在窄安全密度窗口情况下的常规钻井，降低钻井液密度使动态循环时不压漏地层，则井内静止时地层流体会流入井筒，造成对地层的损害；提高钻井液密度使井内静止时ｐＨ＞ｐＰ，动态循环时会发生井漏。
常规钻井时钻井液密度很难控制。
控压钻井动态循环时，使用较低的钻井液密度使ｐＨ在安全密度窗口内，静态时在井口精确施加一定量的回压ｐＣ，使静态ｐＨ也在安全密度窗口内，从而保证钻井安全（理想情况下静态ｐＣ＝ｐＡ）。
控压钻井设计通过在井口精确施加一定量的回压，调节了井底压力，使井底压力等于或稍大于储层压力。
2、深井复杂结构井技术难点(1)纵向上存在多套压力系统，过路层系多，地层压力准确预测难，安全密度窗口窄。
同一裸眼井段高低压互存，实钻过程中常发生溢漏并发，压差卡钻等井下复杂或故障，钻井风险巨大。
控压钻井技术
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
o 环空摩阻当量钻井液密度一般不高于
0.05g/cm3。
o 在深井和超高压地层，由于采用极高的钻 井液密度，环空摩阻高达0.15g/cm3。
o 在这种情况下，即使不是窄密度窗口，也 会造成漏喷并存或压裂地层的复杂情况。
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。
o CPD （controlled pressure drilling)
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
MPD与UBD、PD的关系
o 欠平衡钻井的主要目标是避免损害将要开发的产层， 是以储层为本的。气体、雾化、泡沫、充气、液体钻 井。
o 而控制压力钻井MPD的主要目标是解决与钻井有关 的复杂压力控制问题，是以钻井为本的。液体。
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
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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
控压钻井技术及其应用
控压钻井技术及其应用摘要：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，并因其具有降低生产成本，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，逐步成为近年国内外钻井新技术研发热点。
文章在对控压钻井技术的定义及其工作原理分析的基础上，对国内现行主要控压钻井技术进行了梳理，以期为控压钻井技术的全面推广提供参考。
关键词：控压钻井；控压原理；应用随着当前世界石油开采逐渐向深部复杂地层的扩展，开采过程中发生的井涌、井漏、有害气体泄漏、卡钻、起下钻时间过长等各种窄密度窗口安全钻井问题开始引起人们的广泛关注。
因为该类问题的发生不仅会拖延项目进度，还会造成项目事故频发，更会带来健康、安全、环境等方面的问题，成为制约石油深层开采的技术瓶颈。
解决问题的关键就在于对井下压力实施有效控制，即采取控压钻井技术（Managed Pressure Drilling，MPD），这也是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20世纪60年代，但直到2004年SPE/IADC在Amsterdam举行的钻井专题会议上才正式提出，并与UBD和Air Drilling一起被IADC定义为钻井过程中的控制压力钻井的三大体系。
在经历最近几年的快速发展后，控压钻井技术已经逐步形成了以恒定井底压力技术、加压泥浆帽钻井技术、双梯度钻井技术和健康安全环境技术为主的工艺体系，并在国外Harlliburton和Shell公司以及国内中石油钻井院和塔里木油田等的室内模拟试验和现场应用中表现出良好的效果。
1 控压钻井技术1.1 控压钻井技术的定义目前世界对控压钻井技术的定义比较繁多，但总体上采用国际钻井承包商协会的定义。
该定义对控压钻井技术对进行如下表述：控压钻井技术是用于精确控制整个井眼压力剖面的实用钻井程序，其目的在于保持井底压力在设定的范围以内。
国内学者也是有鉴如此，进行了“管理压力钻井”以及“控制压力钻井技术”等相关表述。
压力控制钻井井底压力控制方法
压力控制钻井井底压力控制方法柳贡慧;胡志坤;李军;陶谦【摘要】针对常规过平衡钻井和欠平衡钻井(UBD)在实际的钻井工程作业中有许多需要克服和完善的地方,近几年国外在实际生产中为了完善钻井工艺和技术,在常规过平衡钻井和欠平衡钻井的基础上发展了压力管理钻井(MPD),国内称为压力控制钻井,并在一些地区得到了实际的生产应用,效果很好,其实际生产应用前景很广阔.压力管理钻井中的核心部分就是对于井底压力的控制,不同的钻井工艺对于压力的控制方式不同,介绍了几种井底压力的控制方式,分析了其优劣势,为其现场的进一步应用提供了借鉴.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2009(031)002【总页数】4页(P15-18)【关键词】MPD;压力控制;钻井技术【作者】柳贡慧;胡志坤;李军;陶谦【作者单位】中国石油大学石油工程教育部重点实验室,北京,102249;中国石油大学石油工程教育部重点实验室,北京,102249;中国石油大学石油工程教育部重点实验室,北京,102249;中国石油大学石油工程教育部重点实验室,北京,102249【正文语种】中文【中图分类】TE249对于常规过平衡钻井来说，在钻井过程中，一般是通过调整钻井液的密度来保持井筒中的液柱压力大于地层压力，但是由于难以得到精确的地层压力数据，常规钻井作业通常会对油气储层造成较大的伤害，不利于后期的生产开采，甚至导致实际采收率远远低于预期的效果，造成较大的经济损失。
在特定的工艺要求和生产要求情况下，通过配置特定的MPD钻井装置，能够很好地控制压力。
MPD作业是通过降低非生产时间（NPT）、减少钻井过程中出现的各种事故、优化钻井工艺，从而达到降低钻井成本，减小钻井过程中出现各种钻井事故的机率，最大限度地实现保护储层的同时，提升钻井效率。
它可使储层实现最经济化的开采，使钻井的经济可行性得到显著提高。
在SPE手册《先进钻井完井技术》中的MPD章节中，IADC关于MPD的定义如下：MPD是一种为了更精确控制井眼环空压力剖面而采用的钻井方式。
精细控压钻井技术在官东地区的应用
精细控压钻井技术在官东地区的应用摘要：针对大港油田官东地区探井面临高压注水影响而导致复杂事故频发的钻井难点，采用精细控压钻井技术和装备降低井控风险、提高了油气井勘探效果和保护油气层。
分别在4口井中应用了该项技术，取得了良好的应用效果，有效提高了钻井效率、降低了作业费用、提高了钻井作业安全性，解决了高压注水条件的勘探开发问题。
该技术的成功应用，为渤海湾油田提供了技术借鉴，积累的宝贵的实践经验。
关键词：精细控压高压注水不泄压官东地区官东地区是大港油田效益增储区，特别是孔二段油层厚度大、储量多，是该区含油范围较广、油层分布最稳定的勘探开发层系，孔二段特殊的岩性组合，既具有生油条件，又具有良好的储盖组合，使其具备形成岩性油气藏得天独厚的条件。
钻遇地层分别为上第三系平原组、明化镇组、馆陶组；下第三系东营组、沙河街组和孔店组。
勘探目的层为孔店组二段。
平均孔隙度15.1%，平均渗透率34.7×10-3μm2，属中—低孔、低渗储层。
温度梯度3.58-3.88℃/100m，压力系数1.08-1.18。
一、官东地区钻井技术难点分析1.地层岩性为馆陶组砾岩，沙河街组生物灰岩，玄武岩，孔一段的膏泥岩，石膏层，钻井过程易发生井漏、石膏侵等复杂情况。
2.官东地区孔一段为注水开发层，属高压低渗中孔地层，在勘探孔二段的过程中由于注水井泄压时间太长或无法泄压，导致注采压力体系紊乱，平均注水压力高达30.93MPa，在钻至注水层位时，存在水层压力联通上窜的可能，给钻井作业带来了较大的井控风险。
3.注水开发区钻井过程中复杂事故频发，2012-2013年完钻开发井复杂时效高达3.08%，钻井井下复杂以井漏、油气侵、溢流、井涌及卡钻为主。
钻井过程中钻遇油气层时的溢流或漏失处理产生的非生产时间过长，也严重影响了钻井速度。
4.为平衡高压注水地层压力，实钻密度高达1.65g/cm3，钻井过程中井底ECD 可达1.72g/cm3以上，预测破裂压力为1.90左右，对于一些薄弱地层很可能发生井漏，高压注水区钻井面临窄密度窗口钻井的问题。
控压钻井技术规程
控压钻井技术规程一、打开油气层前准备1、打开油气层前要进行控压技术交底（交底容:地质、工程、钻井液和井控装备、控压措施等方面）；技术交底由钻井监督和地质监督组织，预测地层硫化氢含量高地层压力异常井有有项目部井控专家组织,井队、录井、泥浆、控压、定向井及井控专家等相关人员参加，可以在钻开油气层验收时进行。
交底要以本井钻井、地质设计和本井实际情况为依据，全面分析可能存在的井控风险，制定有针对性的技术措施和应急预案，并形成本井控压钻井作业指令书由井队遵照执行。
如油田有新的规定,按油田规定执行。
2、由项目经理部依据设计确定钻开油气层的密度。
3、对井控装备、硫化氢检测与防护、泥浆材料、重浆及除硫剂的储备、人员配备、井控专家到井情况、应急预案及演练、钻开油气层提出问题的整改情况等进行全面检查合格后，方可打开油气层。
4、根据邻井实钻情况，预测油气显示层位井深，在钻开显示层前要预先在钻井液中加入2%的除硫剂进行预处理，并维持出口钻井液的PH值为11以上，现场除硫剂储备不少于5吨（以设计为准），新浆补充须符合钻井时的PH值和除硫剂的含量；5、根据钻井井控实施细则或钻井设计的相关规定，现场确保储备比重1.40g/cm3以上重浆有效量80m3以上，石灰石储备100吨以上（以设计为准）。
6、强化泥浆和录井坐岗监测制度，无论任何作业工况，钻井班都必须落实专人24小时坐岗，观察钻井液池液面变化和钻井液出口情况，确保第一时间发现溢流，迅速准确关井，并按汇报程序汇报。
7、奥系目的层作业，钻具必须带两只浮阀（MWD接头前和出套管鞋安装），起钻前必须在井底充分循环(一周半以上)进出口钻井液密度差不超过0.02g/cm3正常后方可进行起钻作业，油气层以上300m严格控制起钻速度，起钻必须按起出钻具体积（闭排）的1.5倍挤灌井浆。
地质录井队人员和泥浆坐岗人员必须依次记录灌入量，并核对与起出钻具体积是否相符，同时要观察灌钻井液的间隙中出口管是否断流等情况。
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
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二、控压钻井（MPD）各种应用模式
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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；
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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
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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
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二、控压钻井（MPD）各种应用模式
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二、控压钻井（MPD）各种应用模式
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二、控压钻井（MPD）各种应用模式
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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。
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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
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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）
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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
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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。
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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
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HSE控压钻井技术
控制压力钻井
HSE控压钻井技术又称回流控制钻井技术，可将钻井 液返回到钻台上，满足健康、安全、环保的目的。通过 采用闭合、承压的钻井液循环系统，降低钻井、地层流 体及井控事故对人员、设备和环境造成的风险。钻井过 程中若有流体侵入，回流管线将被关闭，同时立即导流 至节流管汇，侵入流体被安全控制并循环出井眼。使用 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。
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 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
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控制压力钻井
控制压力钻井
控制压力钻井是一种在整个井眼内精确控制环空压力剖面的自适应钻井过程。
控压钻井 技术特点
控压钻井 技术优势
1. 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。
2. 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。
3. 通常使用液相钻井液。 4. 使用闭合、承压的钻井液循环系统。
HSE控压钻井技术装备布置示意图
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