控制压力钻井设备及技术研究进展

控制压力钻井设备及技术研究进展

【摘要】控制压力钻井在国外已经得到运用的一种先进的钻井技术，这种技术不仅可以解决复杂的地层钻井当中出现的问题，而且还可以提高钻井的效率和降低钻井的成本。而控制压力钻井技术的应用需要监测和控制系统、连续循环系统、地面压力控制设备、旋转控制装置等控制压力钻井设备。本文通过探讨控制压力钻井设备及技术的研究进展，为其能够更好的应用提供理论依据。

【关键词】控制压力钻井设备控制压力钻井技术研究进展

近些年以来，国内外控制压力钻井设备及技术都取得了新进展，同时随着勘探开发逐渐向复杂深层的方向发展，控制压力钻井设备及技术也面临着一些新的挑战。为了提高国内控制压力钻井设备机技术的国产化水平，积极了解和学习国内外控制压力钻井设备及技术的最新发展趋势，然后对比国内外控制压力钻井设备及技术的现状，找出其差距，尽可能提高我国控制压力钻井设备及技术的水平。这就是缩短和国外控制压力钻井设备及技术技术的差距，尽快走向市场化、国际化的必经之路。

1 控制压力钻井设备研究进展

随着对控制压力钻井的研究不断的深入，目前其设备主要包括监测和控制系统、连续循环系统、地面压力控制设备、旋转控制装置等控制压力钻井设备，另外还有其他已经开发并且应用的专门设备。

1.1 可控钻井液帽系统

可控钻井液帽系统和加压泥浆帽钻井相似，井底的压力都是仅仅通过调节一个钻井泵的钻井液帽的液面高度来控制。泵系统是通过灌浆液输送管线和回流管线与钻井的液池相连接，隔水管单根是通过高压阀和钻井液的举升泵相连接，泵可以调节钻井液帽的液面高度、减少或者增加隔水管中钻井液的体积，最终控制井底的压力。

1.2 当量循环密度降低工具

当量循环密度降低工具由3个主要部分组成：下部由密封装置和轴承两个部分组成，配有应急密封的备用密封的装置，在需要压力差的时候井眼和密封钻柱间的环空可以自动开启；中部是用涡轮马达来驱动的多级混输泵；上部是涡轮马达，可以从循环液当中吸收液压，并把它转换为机械能。当当量循环密度降低工具工作的时候，它将随着钻柱下到井内，驱动泵由涡轮，促进环空返回的钻井液进行吸取，接着下部井段的当量循环密度减轻，从而井底的压力降低，同时增加了上部套管段的当量密度，维持井筒上部极高的压力。1.3 连续循环系统

连续循环系统可以建立一个稳定的、易于控制的钻井液系统，特别在有气体同时存在的时候。新型连接器的使用可以设定出口压力、钻井液流量以及钻机入口压力，同时可以维持连续的控制。在使用新型连接器接单根的时候，避免钻井液从钻柱内返回井口不必仅仅依靠单向阀。目前已经证明了，单向阀作业很费事，在重新建立循环的时候将出现压力波动过大。连续循环系统可以在控制压力钻井中得到最佳压力梯度和井下压力。

1.4 旋转控制头

在钻井作业的过程中，旋转控制头在钻柱和井眼环空间起密封的作用，从而提供有效而又安全的压力控制。另外，密封胶心可以随着钻杆或者方钻杆进行旋转；井眼内的返出流体还可以被导离井口[2]。控制压力钻井是时候，通过旋转控制头的胶心来封住钻杆或者方钻杆，使井口有一定的压力，因此钻井液喷不上钻台，只可以沿着旁侧的出口流出，促进控制压力钻进作业的进行，从而在地面控制好环空回压，保持井底的压力精确在一定的范围之内，避免出现井喷。

2 控制压力钻井技术研究进展

控制压力钻井技术是指在油气井钻井的时候，能够有效的控制井筒液柱的压力剖面，以达到高效、安全钻井的钻井技术。在国外现场生产已经证实了，该技术相对于欠平衡钻井技术来说更加先进。目前的控制压力钻井技术主要是通过对井眼的几何形态、水力的摩阻、环空的液位、流体的流变性、流体的密度以及回压综合的控制[3]。维持整个井筒的压力处于破裂压力与地层孔隙压力间。从而进行平衡或者近平衡的钻井作业，控制地层流体有效的进入井眼，以减少卡钻、井漏、井涌等不良情况出现，十分合适破裂压力和孔隙压力地层作业时窗口狭窄的特点。

控制压力钻井技术研究的一个新趋势就是使用密封系统。此体系可提高返回系统的钻井液压力，确保在适当环空压力剖面稳定的情况下还能够连续接方钻杆或者钻杆，而适当的环空压力剖面避免了

钻井液流入地层。经过控制钻井液压力的变化，增加钻井的控制能力，更加精确地控制了井眼的压力、返回和维持钻井液的导流，控制压力钻井作业的中断次数也减少了。不仅提高油气自愿的采收率，而且还解决了储层的伤害等问题。

随着已经发现的油气资源日渐减少，需要勘探开发更深更复杂的地层，而在勘探这些复杂深层的地层时，容易发生很多比如起下钻时间过长、卡钻、有害气体泄漏、井漏、井涌等钻井技术复杂情况。控制压力钻井技术能够有效的缓解上述的复杂情况。

3 控制压力钻井研究趋势

（1）设计更趋向人性化。新型的控制压力钻井设备及技术充分体现以人为本的理念，尤其重视环保、安全、健康方面的考虑，尽可能地满足健康、安全、环保等方面的要求，设计更加精细，通过控制压力钻井设备及技术的自动化设计，减少了人工作业的机会。（2）技术更趋向先进化。通过液压驱动、人工智能、自动控制和新材料的应用等先进技术的融合及交叉，并且随着信息技术、计算机的广泛应用，控制压力钻井设备的智能化、机械化、自动化的发展表现了更加大的优越性。完善的钻井专家系统以及控制压力钻井设备技术的自动化、智能化、信息化和集成化，有从根本上改变钻井方式的可能性，提高钻井的效率。

（3）型式更趋向多样化。目前，控制压力钻井设备品种及技术更加趋于系列化、多样化，研发出适用于不同环境条件、不同地区，不仅满足了不同井型、不同井深、不同钻井工艺和不同钻井工况等

要求的专业化钻井设备，形成了钻井设备的多样化，而且扩大了作业的范围，大大的提高钻井设备的适应性能力，大幅度提高钻井的效率。

随着控制压力钻井设备及技术的不断深入研究，目前其并有多种不同的工艺，针对不同的环境条件和要求，可以应用不同工艺设备和技术以适应之。

参考文献

[1] 朱丽华，向雪琳，邓玉涵.控制压力钻进设备概述[j].钻采工艺.2010（3）：43—47

[2] 邹光贵，林发权.山前空气钻井实践[j].钻采工艺，2010（4）：：22-24

[3] 陈明.控制压力钻井技术研究综述[j].重庆科技学院学

报.2010（5）：30-32