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CQMPD精细控压钻井技术应用与思考韩烈祥【摘要】介绍了CQMPD精细控压钻井系统的结构、工作原理,给出了其在川渝气田的应用实例.CQMPD精细控压钻井系统在川渝高石梯—磨溪、川西北剑阁和土库曼斯坦阿姆河右岸等地区的成功应用有效解决了安全密度窗口窄,频繁发生井漏、溢流甚至喷漏同存等钻井井控难题,对于潜伏类碳酸盐气藏的高效、安全开发起到重要作用,该技术成熟度高.但是,随着勘探开发对象变得越来越复杂,对精细控压钻井技术的要求也更加严格,近年来,在精细控压钻井工艺、产品和应用领域上又取得了新的拓展,有效提高了超深复杂井的固井质量.该研究对于降低复杂盐下气藏开发的钻井成本亦具有重要的指导意义.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2018(040)005【总页数】4页(P559-562)【关键词】MPD精细控压;井控;钻井;固井;超深复杂井【作者】韩烈祥【作者单位】中石油集团川庆钻探钻采工程技术研究院;油气钻井技术国家工程实验室欠平衡与气体钻井试验分基地【正文语种】中文【中图分类】TE242精细控压钻井是在窄安全密度窗口地层钻完井过程中精确控制环空压力，实现井筒压力平稳。
随着技术的不断完善，不仅可用于解决窄安全密度窗口地层、同一裸眼井段多压力系统的安全钻进难题，还能延长水平井钻深能力，提高复杂超深气井的固井质量。
该技术自2003年提出至今，已应用于多个油气田窄安全密度窗口地层钻井，有效解决了钻井过程中出现的井涌、井塌、井漏、卡钻问题［1］。
1 精细控压钻井技术CQMPD精细控压钻井系统是中国石油集团川庆公司自主研制的、具有完全自主知识产权的闭环精细控压钻井系统［1］，已在川渝、塔里木、土库曼斯坦阿姆河右岸等油气田广泛使用，有效解决了深层油气田复杂地层剖面钻井难题。
CQMPD精细控压钻井技术已发展形成了全过程精细控压钻完井技术，形成了从钻前、钻进、起下钻、电测、下套管固井（下完井管柱）等所有工况的精细控压配套技术，有效降低了安全起下钻风险，保证了井身质量。
47大庆长垣油田是一个多层系非均质的陆相油气田，在纵向上各油层的渗透性和孔隙度存在较大的差别，经过多年的注水开发，形成了多压力体系，不同储层间形成较大的层间压差。
套管控压固井就是在完井后，使用原特殊钻井管柱直接固井，不进行其它任何操作的固井作业，要求应用控压套管钻完井技术，减少对钻井区块产量的影响，固井质量满足油田开发要求，保证油田整体开采效果。
1 设计依据注采井不钻关，会带来诸多风险：一是地层压力显著升高；二是不停注时最高压力可能超过大多数井的最低破裂压力，造成负钻井液密度窗口；三是钻井过程中一旦发生水浸，将在注水井和新井之间迅速形成孔道，引发复杂事故；四是固井和侯凝期间，不但要解决高压层防窜问题，还要考虑地层流体冲刷的影响。
1.1 地层数据统计所钻井井区450m范围内施工时破裂压力数值，共5口井存在实测地层破裂压力，平均破裂压力为2.53，最低破裂压力梯度为G223-S31井GⅡ14-GⅡ16小层1.92 MPa/100m。
该区萨、葡、高油层均已注水注聚开发，设计井位于套损区，且钻井时不停注降压，地层压力严重偏高。
统计该地区36口邻井实测地层破裂压力，萨尔图油层地层破裂压力16.0~34.0MPa，地层破裂压力梯度在1.64~3.29MPa/100m之间；葡萄花油层地层破裂压力18.0~32.0MPa，地层破裂压力梯度在1.62~2.92MPa/100m之间；高台子油层地层破裂压力21.0~34.0MPa，破裂压力梯度1.78~2.85MPa/100m。
1.2 管串结构PDC钻头（四刀翼）+直螺杆+钻具止回阀+ 加压防斜工具+转换接头+钻井型套管+旁通阀+胶塞座+钻井型套管+钻井型套管+井口工具。
1.3 井底温度及循环温度计算井底静止温度53℃，循环温度45℃。
2 技术措施固井难点主要在于如何保障全过程压稳，为此应用高密度防窜水泥浆（领浆使用超缓凝）、高效加重冲洗隔离液、全控制压力固井等技术措施。
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。
控制压力钻井技术在油田高温高压井中的应用研究作者：董伟来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第04期【摘要】随着控制压力钻井技术在复杂地层油井中的应用，不仅提高了钻井效率，同时降低了钻井的成本，保证了油井钻井顺利进行。
笔者结合自身实际工作经验，通过实例分析，对高温高压油井的控制压力钻井技术进行深入分析和研究，希望对控制压力钻井技术研究提供一定的参考价值。
【关键词】控制压力钻井技术油田高温高压井1 前言传统钻井技术成本相对较高，在复杂地层油井中，容易受到孔隙与破裂压力的影响，出现井喷、井漏及井塌等安全事故，不仅延误了钻井工期，降低钻井效率，同时对人体安全、健康及环境等都造成很大的危害。
因此，钻井人员必须不断学习和掌握钻井新技术，以提高钻井效率，降低钻井成本，提高钻井经济效益。
而控制压力钻井技术是现阶段的钻井新技术，在钻井中可对压力进行有效的控制，提高了钻井的安全性。
本文通过分析控制压力钻井技术在某高温高压油井中的应用，对控制压力钻井技术进行有效的研究。
2 工程概述某高温高压油井在开发初期，其地层压力出现亏空现象，导致储层地层形成的孔隙压力与破裂压力相似，原有的孔隙压力为78.6MPa，而破裂压力为82.3MPa；储层温度为150℃。
在使用控制压力钻井技术进行钻井前，高温高压油井在钻井过程中，碰到压力亏空地层，其内部压力为15至20MPa，在钻井时出现严重井漏现象，导致井控风险加大，最终必须终止钻井工作。
为了解决油田井漏问题，保证油田开发的有效进行，决定采取控制压力钻井技术，对井内压力进行有效的控制，为钻井作业提供一定安全的环境，降低钻井风险，促进油田开发。
但是由于该油田地处高温高压的环境中，因此，必须实行控制压力钻井技术为技术核心，并集合其他辅助技术的钻井模式，以保证油井开发工作的有效进行。
3 高温高压油田的综合性钻井技术综合型钻井技术主要是将控制压力钻井技术作为核心，在应用其他钻井辅助技术，主要包括：接单根和立柱连续性循环系统以及钻井液体系等。
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]。
#国外石油机械!控制压力钻井新技术及其应用辜志宏1 王庆群2 刘 峰1 李丽娜1 杜 珂1 潘建武1(11江汉机械研究所 21江汉石油管理局第四石油机械厂) 摘要 针对欠平衡钻井技术在海上钻井中难以解决的固有问题,近几年国外开发了控制压力钻井(MP D )和控制钻井液帽(C MC )钻井技术。
MP D 是由欠平衡钻井(UBD )和动力钻井技术综合而发展起来的一项新技术,它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。
控制钻井液帽(C MC )钻井技术是MP D 在深水钻井应用的新发展,它既能当作开式循环系统操作,又能当作封闭式循环系统操作,同时使用较重的钻井液。
通过水下钻井液举升泵系统调节钻井液帽在隔水管内的位置,就能快速、准确调节井底压力。
实践证明,MP D 和C MC 一定会有广阔的应用前景。
关键词 UBD MP D C MC 控制压力 钻井技术 应用引 言为了控制井底压力(bott om hole p ressure,BHP )或井内钻井液的环空压力,通常的钻井方法是要求增加或减少钻井液的重力,即根据地层压力和井壁的稳定条件来调节钻井液的重力。
增加静液压力需要增加钻井液所含化学成分和加重材料,这是一个浪费时间和增加成本的过程。
同时,当停止钻井液循环时,该井就会存在超平衡状态。
另一种控制BHP 的方法是控制摩擦压力。
较高的钻井液循环速度会产生较高的环空摩擦压力,同时会在井底产生较高的压力。
钻井泵转速的变化会引起BHP 的迅速变化。
采用这种摩擦压力控制的缺点是当钻井液循环停止时,压力控制便会失效。
同时,随着欠平衡钻井技术(under 2balanced drilling,UBD )在海上钻井所表现出的难以解决的固有问题(如钻井过程中产生的碳氢化合物的处理、UBD 专有设备对钻机空间和人员的限制,以及在某些情况下受调节工况的限制等[1]),人们希望研制出能够解决上述问题的钻井工具和技术。
控制压力钻井技术应用研究
【摘要】文章围绕着控制压力钻井技术问题，首先介绍了mpd技术的目标和优点，其次分析了mpd技术控制的变量，最后就控制压力钻井技术应用形式进行了分析和介绍。
【关键词】控制压力钻井技术；应用；形式
中图分类号： te242 文献标识码： a 文章编号：
引言
控制压力钻井技术(managed pressure drilling，简称mpd)是指在油气井钻井过程中，能有效控制井筒液柱压力剖面，达到安全、高效钻井的钻井技术。
该技术比欠平衡钻井(ubd)技术更先进，在国外已被现场生产所证实。
控制压力钻井是通过对回压、流体密度、流体流变性、环空液位、水力摩阻和井眼几何形态的综合控制。
使整个井筒的压力维持在地层孔隙压力和破裂压力之间。
进行平衡或近平衡钻井，有效控制地层流体侵入井眼，减少井涌、井漏、卡钻等复杂情况，非常适合孔隙压力和破裂压力窗口较窄的地层作业。
1 mpd技术的目标和优点
mpd技术使用封闭、承压的钻井液循环系统，或使用与欠平衡钻井技术相关的装备进行平衡压力钻井，主要用来解决与钻井有关的复杂问题或与可钻性有关的经济问题。
1.1 mpd技术的目标
采用mpd技术钻井的首要目标是解决一系列与钻井相关的问题或者障碍，增强可钻性、降低钻井成本。
美国近20年来使用闭合、
承压的钻井液循环系统钻井，这已成为陆地钻井技术的一个发展方向。
该技术的主要优势在于，用较短的钻井时间、较低的费用提高r井控能力，从而使陆卜钻井技术更加完善。
mpd技术的最终日标足最优化钻井，缩短作生产时间(npt)和减少钻井事故，实现安全、经济钻进。
由于应用mpd技术能缩短40％的非生产时间，使以前经济效益不佳的油气井或者没有经济效益的油气井开始具有工业开发价值。
1.2 mpd技术的优点
（1）mpd技术可以精确控制整个井眼压力剖面，避免地层流体的侵入。
（2）应硝mpd技术时使用封闭、承压的钻井液循环系统，能够控制和处理钻井过程中可能引发的任何形式的溢流。
（3）应用mpd技术钻井可以在关井接单根时加同压，确保关井压力非常接近循环和钻进时的井底压力，使井底压力恒定。
（4）采用mpd技术钻井能顺利通过窄压力窗口层段。
（5）采用mpd技术钻井能避免井眼压力超过地层破裂压力，减少发生井塌、井漏等事故，减少处理井下事故的时间。
（6）采用mpd技术钻井能优化井身结构。
（7）应用mpd技术钻井能降低钻井成本。
2mpd技术控制的变量
2.1 控制井口压力
当井底压力发生变化时，可通过旋转控制头和节流管汇来控制井
眼压力。
控制方法有两种：一种是通过控制井口回压来平衡井底压力；另外一种是在井筒的某一位置安装一个泵，通过泵来调整井底压力。
2.2 改变环空压耗
当循环钻井液时，井底压力等于钻井液静液柱压力和环空压耗之和。
通过改变钻井液流态、流速和环空间隙(通常是改变钻柱组合的外径和长度)，就可以控制环空压耗。
2.3 改变钻井液参数
可通过改变钻井液密度、黏度、排量或者相关联的方式来实现。
例如，低密度钻井液井口加回压的作业方式、双密度梯度钻井的方式等。
2.4 改变钻井液温度或固相含量
通过改变钻井液温度或固相含量来达到稳固井眼的目的，以加宽地层孔隙压力和破裂压力之间的窗口，实现快速钻进。
这种以保持井眼稳定为目的的方法是应用mpd技术的一种新形式。
3 控制压力钻井技术的应用形式
3.1 井底恒压力法
井底恒压力法即“当最循环密度控制”，用略低于常规经验密度的钻井液进行近平衡钻井，关井接单根时．地面回压与井底压力间保持适当的过平衡状态．从而控制地层流体的侵入。
在井底压力恒定时．无论是在钻进、接单根、还是起下钻时均保持恒定的环空压力剖面，在钻进孔隙压力-破裂梯度窗口狭窄的地层或存在涌、漏
现象时，可实现有效的压力控制。
使用补偿水力学模型所绘制的图表，就可以熟练地控制流体密度、流体流变性能、环窄液面、井眼几何尺寸、地面的环空回压、水力学摩擦阻力等，使得司钻能够精确地控制井底压力使之趋于恒定，从而避免压裂地层或发生井涌，这样就可以安全地钻过狭窄的压力窗口。
而使用常规钻井方式．则不可能钻过这些地层，或需要额外下入一层套管。
3.2 泥浆帽钻井
泥浆帽钻井有时又称为加压泥浆帽钻井，是一种处理严重漏失问题的方法。
一般用于钻进大段裂缝性地层，尤其在采出流体呈酸性时。
当遇到漏失时应用常规井控技术经常会影响钻进。
而应用该技术则能够钻穿严重漏失层而不耽搁正常钻井，有利于提高机械钻速。
在作业期间，用旋转控制装置封闭环空，将加重的高粘钻井液向下泵入环空，将一段“牺牲流体”指注入井筒但不返出的低成本流体。
一般为淡水或盐水)注入钻柱，向上携带钻屑，使钻屑沉入钻头之上的孔洞或裂缝，即钻井液和钻屑“单向进入”其他易发生复杂情况的地层。
环空泥浆帽可起到环空隔离的作用，避免油气返出地面造成高压。
其结果是低密度钻井液提高了机械钻速，进入衰竭地层的钻井液费用低于常规钻井液。
应用常规钻井技术会发生完全漏失或接近完全漏失，而该技术则提高了井控能力，对储层伤害也比较小。
3.3 双梯度法
双梯度法即是在预定井深向环空注入惰性气体或其他轻质流体，
有效改变井眼部分的静水压头。
应用该方法无需改变基浆密度即可将井底压力降低0.1198g/cm，或更多。
其目的并非在于将井底压力降低至欠平衡状态．而是避免造成过高的过平衡，以免超出地层破裂梯度。
可以通过寄生管或同心套管注人轻质流体(氮气、加有玻璃微珠的钻井液、低密度流体等)完成双梯度作业，注入点之上的压力梯度降低，而其下的压力梯度则保持不变，因此称为双梯度。
3.4 hse(健康、安全、环境)mpd
与敞开式循环系统相比。
hse mpd应用了闭合、承压的钻井液循环系统，一般在发生危险而被迫停钻或网此影响开采时．采用该技术。
闭合式钻井液循环系统可防止钻屑和气体从钻台进人大气，因此可降低h，s气体的含量，减少钻台闪火花的危险。
由于该技术可对整个井眼提供精确的压力控制。
因此作业时更安全，更好地解决了由于井下压力忽大忽小所造成的漏失及井涌现象。
3.5 无隔水管mpd
使用海水进行无隔水导管钻井时，为了建立水下井位，需要使用水下旋转控制头和遥控潜水器(rov)。
使用rov或者水下自动节流装置来调整海底井口的回压。
通过减小水下节流阀开度来提高井底压力，看起来就好像在水下井位使用了充满钻井液和岩屑的隔水管钻进，结果是控制压力的能力比使用钻井液时还大，并且能有效避免水下流速对隔水管的影响，其原理如图1所示。
图1 无隔水管mpd基本原理
3.6 井下泵送mpd
井下泵送mpd的应用形式是在钻杆上安装一个钻井液动力泵，使用这个泵给环空内上返的钻井液增加动力，这样会在泵送点产生突然的压力改变，从而降低环空压耗对井底压力的影响，其原理如图2所示。
图2 井下泵送mpd基本原理
结束语
采用常规钻井装置和方法进行钻井勘探在钻井过程中会出现诸如地层漏失、压差卡钻、钻杆脱扣、地层孔隙压力与地层破裂梯度间压力窗口狭窄造成涌、漏等问题。
致使增加非生产时间。
从而导致勘探费用大幅度提高。
随着油气勘探难度的增加，井下复杂情况会增多、钻井费用也会剧增，人们将越来越深入地认识掌握mpd技术．并应用这一先进的井控设备和方法实现钻井技术最优化。
达到提高钻井经济效益、减少非生产时间、降低钻井成本的目的。
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