1、井口压力控制设备 井口压力控制设备主要包括旋转防喷系统、井口节
流监控系统、强行起下钻装置等，其作用是防止发生
井喷，控制井口返出流体流量和流体压力，维持井底 压力稳定，保证在井口有压力时钻井作业能够正常进
行。
39
三、压力控制钻井装备
7100EP旋转控制头
PCWD系统
40
三、压力控制钻井装备
Williams系列旋转控制头
开度1
10
阀开度mm
15
20
25
30
35
47
三、压力控制钻井装备
3、分离设备
海上立式密闭四相分离器
48
三、压力控制钻井装备
Flow from well
Gas
Cuttings
Oil Mud
海上卧式密闭四相分离器
49
三、压力控制钻井装备
50
三、压力控制钻井装备
SWACO Offshore Standard 液气分离器总成技术参数 工作压力不低于1.0 MPa（145psi） 进液口 4 1/16″ 排液口 8″ 排气口 8″ 最大气体处理量 17.5 mmscf/d （49.5×104 m3 /d） 最大泥浆处理量 1500 gpm （8176 m3 /d）
15
二、压力控制钻井工艺
2、地层适应性分析 • 1）地层压力系数和地质情况较清楚的储层； • 2）井眼稳定性良好的石灰岩、花岗岩储层； • 3）胶结性能良好的砂岩储层； • 4）H2S含量低于20ppm 的储层。
16
二、压力控制钻井工艺
区块筛选
筛
油藏类型
地质条件
初步经济评价
选
适合MPD的目标区块
5
一、压力控制钻井技术简介
压力控制钻井 MPD 压力控制钻井(Managed Pressure Drilling- MPD)
技术从欠平衡钻井中衍生出来的新技术，是一种采用欠
平衡钻井设备及先进压力控制方法进行钻进的技术。 压力控制钻井使用科学的方法和技 术来严密监测和控制井底压力，并 根据地层情况、钻探目的和工程实 际问题将动态井底压力控制在预定
防爆动力站
向轴承总成提供润滑油和冷却液
46
2、数据采集
压力MPa 6:01:42 6:02:00 6:02:18 6:02:36 6:02:54 6:03:12 6:03:30 6:03:48 6:04:06 6:04:24 6:04:42 6:05:00 6:05:18 6:05:36
时间 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
三、压力控制钻井装备
RISER CAP 7100
43
三、压力控制钻井装备
44
三、压力控制钻井装备
45
三、压力控制钻井装备
7100EP旋转控制头总成技术参数 静动态工作压力5/2.5 Kpsi、轴承总成通径11″、顶驱工作方式 底部连接 13-5/8″×5M法兰、侧口 7-1/16″×5M法兰 用于硫化氢工作介质 ，5″钻杆密封胶芯 远程监控器 可监测卡箍液缸压力、轴承总成内油压及井口套压三个参数 具有远程控制液压卡箍开关的功能
51
三、压力控制钻井装备
4、节流管汇
52
三、压力控制钻井装备
5、充气设备
34
二、压力控制钻井工艺
5、作业
对于每个项目，油公司内明确启动MPD作业的目的和
意义，并成立MPD项目组； 根据每个平台的实际状况，制定合理的应急预案，确
保作业安全；
环保要求。
35
二、压力控制钻井工艺
压力控制： 控制方法1：通过液控节流阀 响应快、作业量小，最常用 控制方法2：调节泥浆密度、注气量
压力控制钻井技术
中海油服钻井事业部
汇报内容
• 压力控制钻井技术简介 • 压力控制钻井工艺 • 压力控制钻井装备
• 油服技术发展过程
2
一、压力控制钻井技பைடு நூலகம்简介
• 压力控制钻井是随着欠平衡钻井技术的发展而产生
的钻井技术；
• 目的：为了满足海上作业的需要、解决井下复杂、
减少非工作时间； • 核心内容是根据需要人为地控制钻进中的动态环空 循环压力。
作业工作量大，不作为压力微调的手段
控制方法3：调节泵排量 深水作业可能用到
36
三、压力控制钻井装备
压力控制钻井装备包括： • 井口压力控制设备 • 地面流体处理设备 • 低密度流体产生和注入设备 • 井下控制阀
37
三、压力控制钻井装备
液动板 阀
旋转控 制头 分离器
节流管 汇
防回火 装置
38
三、压力控制钻井装备
注气范围数据的录入
27
二、压力控制钻井工艺
井身结构示意图
28
二、压力控制钻井工艺
氮气注入量与井底压力的变化（0.5Mpa井口回压）
Pressure vs. Flow Rate(s)
35000
30000
25000
Pressure (kPag)
20000
15000
10000
5000
Injection Pressure Bottome-Hole Pressure
低电阻
低渗透 复杂 油气藏 井下复杂情 况发生频繁 无法计算 申报储量
低孔隙 特点 问题 常规录井测井 技术无法识别
10
一、压力控制钻井技术简介
应用：
1、减少、控制井漏；
2、控制井底压力、减少
井下事故；
3、提高井控安全性； 4、提高油气井产能和产量； 5、提高勘探成功率。
11
一、压力控制钻井技术简介
欠平衡钻井技术可以减少钻井中对地层的污染，发现
隐蔽储层并正确评价储层，提高勘探的准确性和成功率。
自1980s以来，陆地油田很多区块和油田使用了欠平衡
钻井技术并取得良好效果，目前预计有30％的井采用该
技术完成。 但由于受作业空间、安全环保等因素的限制，欠平衡 技术不适用于海上作业，在整个世界范围内海上欠平衡 应用较少。
18
二、压力控制钻井工艺
4、工艺设计
预计负压值 负压差大于 水平井段环空压耗 是 负压差引起 是
否
钻具组合数据 井身结构数据 岩石力学数据
井壁失稳
否 计算随钻产油气量 油气产量小于 设备除油气能力 是 合理井底负压值
19
单位压差 随钻产油气量
否
二、压力控制钻井工艺
MPD
20
二、压力控制钻井工艺
油 藏 研 究 优 化 设 计
三维地质模型
油藏工程研究 开发技术 政策 目的层 位置
剩余油分布 油水分布和 压力状况
油藏精细构造
储层空间分布
布井方式
产能预测
储层伤害机理
油藏地质设计
作业方式 优化
可采储量
17
二、压力控制钻井工艺
3、钻井介质选择 • 根据储层压力系数的大小，压力控制钻井介质可以为 单独的气相或液相，也可以是气液两相混合物。在做 欠平衡钻井介质设计时，除了考虑循环介质的密度外， 还要考虑携岩、油气分离效率、防腐、安全及环保等 方面因素。 • 目前常用的介质为水基泥浆、油基泥浆、油包水泥浆、 微泡泥浆、充气泥浆等。
500
Annulus Pore Pres. Frac. Pres.
1000
MD (m)
1500
2000
2500
3000
3500
30
二、压力控制钻井工艺
井深与环空返速的变化（0.5Mpa井口回压）
Annulus Velocity Profiles
Velocity (m/sec)
0 0 1 2 3 4 5 6
岩屑 浓度 ‰ 气体 排量 m3/min
ROP(M/H)
33
二、压力控制钻井工艺
3) 完井、测试设计 利用MPD方式钻井后不能采用常规方式完井、测试 尽量采用裸眼完井 对于生产井尽量不测试 对于评价井测试项目从简 尽量采用随钻测试 一般不采用固井完井，确实需要，要尽量减轻水泥浆液 柱的压力；采用更精确的压力控制，井底处于平衡状态 --管外封隔器辅助固井 --泡沫水泥浆填充
500
1000
MD (m)
1500
2000
2500
Liquid
3000
Gas Solids
3500
31
二、压力控制钻井工艺
环空混相体积变化（0.5Mpa井口回压）
Volume Fraction in Annulus
Volume Fraction (%)
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
8000 / 9000
500 psi Operating
IP 1000
1000 psi Operating
7000
1500 psi Operating
7100
2500 psi Operating
41
三、压力控制钻井装备
驱动器
Williams旋转控制头
旋转密 封总成 密封胶芯 安全螺栓
液压卡箍 底座 42
500
1000
MD (m)
1500
2000
2500
Liquid
3000
Gas Solids
3500
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二、压力控制钻井工艺
ROP变化时调整注氮量可满足井眼净化要求
定液体排量、回压及负压值下的几个参数变化趋势图 40
N 2 注入速率（K L / M I N )
35 30 25 20 15 10
10 15 20 25 30 35
– 并且获得了比原计划单井配产高出 2－3 倍的单井油气产量；
– 可以预料这项技术将是一项应用前景十分看好的海上钻井技术。