控压钻井技术浅析与展望

王之杰

摘 要：随着钻井技术的不断发展，越来越多的钻井技术运用在钻井过程中。控压钻井技术是近几年最新研究的钻井技术，与以往技术相比钻进速率高，已被普遍运用在油气钻井开采中。本文将对钻井技术进行浅析，首先概述了控压钻井技术的原理，其次对控压钻井技术的使用现状进行分析，并在现状的基础上对控压钻井技术的展望提出了论述。

关键词：控压钻井；技术探析；技术展望

0 引言

钻井技术在我国油气开采中具有极其重要的作用，同时为我国的经济发展和工业发展上做出了巨大的贡献。钻井技术的快速发展，控压钻井技术开始运用在实际钻井过程中，控压钻井技术简称MPD技术，目前我国绝大多数的油气开采过程中都含有控压钻井技术。控压钻进技术在钻进过程中，能有效的提升钻井的速率，缩短钻井的时间，大幅度的提高油气开采的生产效率。

1 控压钻井技术概述

1.1 钻井技术的原理

在经常实施的钻井过程中，对钻井密度的控制和调整是一项非常重要的方法，但这个方法有一个缺陷——及时性太弱。由于没有完全封闭的系统，对井底的压力只能采用循环达到排放的规定，这样就不能持续控制压力。控压钻井技术通过控制钻井密度，在低密度中循环，保证动态范围的安全密度窗口，当循环受阻时，能在井口处获得相应的背压，以控制静态安全密度窗口，提高钻井的安全性[1]。

1.2 技术系统构成

（1）电控系统是接受信号后对其分析、处理的系统。信号处理后发出相应的指令。（2）指令系统具有控压的作用。首先接受相应电子控制系统的信号，发送至控制柜后将相关工作和转换电路的信号转化为电信号和液压信号。（3）分析系统主要将系统间的数据进行交换并反馈各类参数，将实时参数与基础参数进行对比，输入数据。（4）监测系统的主要功能是收集钻进过程中的实时参数，将数据集中在数据中心，为其他系统提供数据上的支持。

1.3 控压钻井技术的定义

精细控压钻井可用于过平衡钻井、近平衡钻井，也可以用于欠平衡钻井。过平衡钻井技术是钻进过程中，地层孔隙压力小于井筒液柱压力的能安全有效实施的钻井技术。近平衡钻井技术是钻进过程中，地层孔隙压力与井筒液柱压力相差范围不大的能安全有效实施的钻井技术。近平衡钻井过程中，可能会受到起钻时抽吸压力的影响，导致地层孔隙压力大于井筒液柱压力。但是在近平衡钻井的概念上，井底压差一直是正压差。欠平衡钻井技术是地层孔隙压力大于井筒环空中的井底压力，并将流体循环到地面上进行处理的钻井技术。

1.4 控压钻井分级

控压钻井按用途进行分级，可以分为五个等级。一级，钻井过程安全，没有漏喷等异常现象发生，通常指常规的过平衡钻井。二级，钻井过程安全，没有漏喷等异常现象发生，为了提升钻井的速率，使用近平衡钻井。三级，关井压力最大值低于旋转防喷器预定工作压力下进行的欠平衡钻井作业或精细控压钻井作业，设备出现失效后，产生的直接后果有限，出现异常现象应启动应急预案，使用常规的压井方法进行制止。四级，关井压力最大值低于旋转防喷器预定工作压力下进行的欠平衡钻井作业或精细控压钻井作业，但是设备失效后可能会产生直接的严重后果，启动预先设计的应急预案无把握，有风险的钻井作业。五级，井下情况不清楚，即便使用应急的预案，也有几率出现较大风险的欠平衡钻井作业或精细控压钻井作业。

2 控压钻井技术的发展现状

2.1 解决了非地质钻井的窄密度窗口问题

窄密度窗口是漏失压力或破裂压力与地层坍塌压力或孔隙压力差距十分小，可供钻井液密度选择的窗口太窄。因为海洋中有海水的存在，因此随着水深的不断增加，破裂压力梯度也会不断降低，造成地层孔隙压力梯度与破裂压力梯度的范围较窄，极易出现塌、漏、涌、卡等钻井情况发现。控压钻进技术能够维持井底的压力，使压力处于相关恒定的状态，降低井底压力的波动。这一条件下，钻井作业能安全通过窄密度窗口地层，或利用双梯度钻井的方法增大钻井液密度窗口，扩大钻井作業的操作范围，达到安全钻井的目的。

2.2 解决了非地质钻井作业的相关问题

非地质钻井中的浅表层问题中有天然气水合物和浅层气导致的井眼冲蚀、海底浅层流、海底井口坍塌、大量出砂导致井口掩埋等等。这类问题对钻井作业的安全带来了很大威胁，增加浅表层风险的危害。控压钻井技术可以维持钻井井底压力的稳定，通过对井下的情况进行测量，并对测量的结果进行仔细的分析，做出预测。预防浅层气体入侵井筒，保持地层的井壁稳定，避免井口出现塌陷，进而降低浅表层问题给钻井作业带来的安全威胁。

3 控压钻井技术的展望

目前控压钻进技术中，一些问题得到了较好的解决，如高温高压钻井的问题，压力衰减的问题。但依旧有一些问题没有得到解决，如恒压底环的动态控制、环形液压，需要更深入的进行分析。针对这些问题，应该加强对技术人员的技术培训，让其理论知识与技术结合于仪器操作上，提高其专业能力，成为专业的技术人员以发挥专业优势。

4 结语

总而言之，要促进控压钻井技术的发展，首先要清楚控压钻井技术的具体概念。其次，控压钻井技术中，近平衡钻井技术与过平衡钻井技术已经配套成熟，欠平衡钻井技术基本成熟。微流量控压钻井技术与精细控压钻井技术是控压钻进技术的发展方向，通过不断的研究一定能达到这一目标，进而促进控压钻井技术的发展，提升钻井过程的安全性、质量性、效益性。

参考文献

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[2] 李鹏，闫林，成仁杰.控压钻井技术探讨与展望[J].中国新技术新产品，2015，10（20）：70-71.

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