控压钻井概述

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。

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。

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国际先进的三项控压钻井系统作者：发布时间：2010-10-08 16:41:47目前国际上对控压钻井研究很多，形成商业化产品、能够进行现场施工服务的主要有Halliburton公司的动态压力控制系统（DAPC精细控压钻井系统）、Weatherford公司的Secure Drilling系统（精细流量控制系统）和Schlumberger公司的自动节流控压钻井系统。

Weatherford公司Secure Drilling系统Secure Drilling系统最早称之为“微流量控制系统（MicroFlux Control-MFC）”，后被Weatherford公司收购，2010年获得《勘探与开发》（E & P）杂志评选的“世界十大石油工程技术创新特别奖”。

该系统的优势在于对传统钻井工艺设计和钻机仅需较小改动，系统可快速监测出钻井液漏失量和地层流体的涌入量，并能有效对其采取相应的处理措施，使流体溢出、漏失量最小。

从而有效地降低钻井费用、提高钻井效率和钻井安全性。

微流量控制系统为提高钻井效率、降低作业费用、提高钻井作业的安全性而研发。

该技术不仅可用于普通井，还可用于复杂井和高风险井，如高温高压井和窄泥浆密度窗口井。

微流量控制技术通过实时监测井筒参数、控制环空压力和提供自动地溢流监测和控制的方式，切实地提高钻井安全性。

该技术最独特的特征是它通过高精度的流量测量仪测量返回物流量的能力，并可在一分钟内完成对溢流和漏失的分析、检测和控制，使井眼内溢流流体或漏失钻井液的体积最小。

由于微流量控制技术可使钻井风险和非生产时间降至最小，并能最大程度地保证钻井的安全性和可行性，因此绝大多数井都可获得收益。

而对风险井、复杂井（高温高压井、窄密度窗口井）更是可获得相当可观的收益。

微流量控制控压钻井系统由三部分组成：节流管汇、各种高精度传感器和中央数据采集控制系统。

微流量控制系统的工作原理是通过高精度传感器测量流入井筒和流出井筒流体的体积，中央数据采集控制系统根据传感器的数据分析、对比两种流量的大小，判定井下事故，然后通过控制中心自动控制节流系统，或发出警报提醒钻井技师井下所发生的事故，并能给出相应的处理措施供钻司参考。

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。

控压钻井技术探讨与展望【摘要】控压钻井技术(mpd)是近年来发展起来的一项解决复杂钻井问题的重要技术。

文章主要介绍了控压钻井技术原理及组成、应用mpd技术需要的装备等，并就其未来发展进行了展望。

【关键词】控压钻井技术；探讨；展望中图分类号：te2 文献标识码： a 文章编号：引言控压钻井技术，是一种正逐渐被应用起来的钻井技术，又称mpd 技术。

由国际钻井承包商协会对其的定义为：以确定井底压力目的为基础，达到有效控制环空液压剖面的目标，它是改进传统钻井技术之后实现的一种全新钻井程序。

而2009年，由agr公司给出了另一种截然不同的定义：mpd技术是一种能够对井筒中环空压力剖面惊喜精确控制的自适应钻井程序，它能够确保井底压力环境和压力剖面的一致性。

1控压钻井技术原理及组成1.1 控压原理在钻井作业中，在井筒里组成环空压力的因素众多，包括压力波动、井口回压、环空的循环压耗以及并简的液柱压力等等。

在常规的钻井作业之中，最重要的控制手段就是对钻井液密度的调节，但其缺点是时效性太弱。

另外因系统并不是全封闭型，所以虽然对井底的压力控制也能借助对循环排量的调节加以实现，但是并不能保证其控压的连续性。

而控压钻井技术的控压原理则是低密度钻井液在循环状态时，保持其动态处于安全的密度窗范围里，如果循环停滞，则会加以相应程度的回压于井口位置，从而将静态继续合理控制于安全的密度窗范围中，从而起到保障钻井安全的目的。

1.2 系统组成控压钻井技术系统组成主要有指令系统、电控系统、分析系统、监测系统等部分：(1)指令系统。

各类液压控制阀门、信号采集、显示部件、管线与其他仪表组成该指令系统。

在这之中，电气控制系统的相关信号由控制柜进行接收，同时电气控制系统的工作命令由电磁阀接收，而后通过电路把相关的工作信号转换为相应的液压信号，从而能够把电信号的变量成功变为节流阀开度的变量，从而实现控压的目的。

(2)电控系统。

其在对分析系统相关的指令进行接收并处理以后，发出其指令至下位机，从而对各类阀门进行控制，同时对阀门的状态与开度实行监控。