取得了控压钻井技术应用的重大突破，真正实现了国产精细 控压钻井装备和技术的商业化应用
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四、主要成果与技术创新
形成一套精细控压钻井技术
通过20口井的现场应用完善形成适应不同工况的精细控压钻井技术系列
微流量监测与处理工艺技术 环空压力监测与控制工艺技术 回压补偿工艺技术 近、过平衡精细控压技术 欠平衡精细控压技术
平衡
压力
流量
不同的地质条件下的表现形式： ✓平衡钻井，入口流量=出口流量 ✓微溢流钻井，发现产层 ✓微漏失钻井，含硫化氢地层
-32-
四、主要成果与技术创新
控压钻井实验室
控压钻井实验室是一套钻井过程的压力模拟系统，是目前国内唯一的能 够进行控压钻井各种工况全尺寸模拟实验和设备测试的实验室，是控压钻井 系统研制及其自动控制软件开发的基础必备条件
控压钻井核心技术一直由3大石油服务公司垄断，不出售产品， 仅提供高额的技术服务：
Schlumberger公司的DAPC系统 Halliburton公司的MPD系统 Weatherford公司的MFC系统
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一、前 言
2009年以来，塔里木油田 引进Halliburton公司的MPD 系统，在塔中完成精细控压钻 井20余井次，应用结果表明： 精细控压钻井技术能够有效预 防和控制溢流和井漏、避免井 下复杂、大幅度降低非生产时 间、缩短钻井周期；能够保护 油气层、提高水平段延伸能力、 有利于提高单井产能
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一、前 言
自2008年，钻井工程技术研究院依托国家科技重大专项 和集团公司重大工程技术现场试验项目，历时3年，自主研发了 具有国际先进、国内领先水平的PCDS-I精细控压钻井系统装备， 为解决国内塔里木盆地、新疆南缘、玉门青西、四川盆地及柴达 木盆地等窄密度窗口问题突出地区的漏、溢、塌、卡等复杂钻井 难题提供了新的有效技术手段。该系统填补了国内空白，打破了
破裂压力、漏失压力、压差卡钻压力，取三者的小值
正常压力窗口 窄压力窗口
循环
井
底 压
静压
力
地层压力、坍塌压力，取二者的大值
ECD
时间
常规钻井 MPD钻井 MPD静液压力
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二、控压钻井工艺技术
控压钻井压力设计与控制
钻井液密度原则
正常的钻井液密度时，静液柱压力必须小于地层压力，并 且有一定有压力空间，是一个欠平衡状态，在无回压的情 况下存在作业风险
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四、主要成果与技术创新
专利、标准与技术规范、论文
申请专利21项，其中发明专利8项
序号
发明专利
1
一种利用流量监控实现井底压力控制的钻井方法与装备
2
一种适应大流量变化的单节流通道控压钻井方法与装备
3
精细控压钻井技术解决井壁稳定的方法
形成一套控压钻井装备实验与检测方法
实验、测试方法: 控压钻井工艺模拟实验方法 单元测试技术 控压钻井装置的性能测试与评价方法
实验室工艺模拟及测试、评价内容 不同工况下控压钻井工艺模拟实验 单元测试 整机性能测试与评价
模拟方法
测试技术
评价方法
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五、主要技术创新或技术突破
井口回压设定.
30
井口测量压力. 总出口流量.
29
回压泵流量.
28
A阀开度. C阀开度.
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12ห้องสมุดไป่ตู้
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
650
控制参数曲线图
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四、主要成果与技术创新
新疆南缘 玉门青西
塔里木盆地 柴达木盆地
南海莺琼盆地
渤海湾盆地 四川盆地
— 前言
主
— 控压钻井工艺技术
要
— 精细控压钻井系统
内
— 主要成果与技术创新
容
— 现场应用情况
— 经济社会效益及推广应用前景
二、控压钻井工艺技术
控压钻井——MPD技术
“从欠平衡技术基础上发展起来”
简单地说：在钻井循环时直接测量井底压力，动态控制井底压力； 在停止循环时，动态控制井口压力
国外垄断，达到了国外同类技术的先进水平
一、前 言
PCDS-I精细控压钻井系统已先后在我国塔里木、川渝、 华北、冀东及印尼等国内外控压钻井服务热点和难点地区，成功 开展现场试验与服务20口井，取得了良好的市场应用效果，得到
了油田公司的充分认可和肯定
2012年以来，通过精 细控压钻井系统装备的集成 工业推广应用、设备产品销 售、技术支持与服务等产生 直接经济效益巨大
溶洞、大裂缝 钻井
双梯度 钻井 DG
应用
海洋深水钻井
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二、控压钻井工艺技术
控压钻井的手段 ——地面加回压
井底恒压钻井是陆上控压钻井的主要方式，主要解决窄窗口钻井问题， 但不能解决大溶洞大裂缝地层的漏失问题，特点是需要地面节流加回压
-10-
二、控压钻井工艺技术
＞ 常规钻井 井底压力变化规律 控压钻井
静液压力
静液压力
不同工况压力控制示意图
-13-
二、控压钻井工艺技术
控压钻井的应用优势
消除了循环压力对井底压力的影响
有利于深井和高温高压井的安全施工、提高速度 控制井底压力小幅度波动
有效控制井底压力在窄范围内； 有利于水平井和窄压力窗口井作业。 快速调节井下环空压力 在不调整钻井液密度的情况下，快速应对井 下情况的变化，随时调整进行液相的过、近、欠 平衡作业
井底恒压
微流量
井底恒压和微 流量
总体达到国外同类 技术的先进水平
-27- 27
— 前言
主
— 控压钻井工艺技术
要
— 精细控压钻井系统
内
— 主要成果与技术创新
容
— 现场应用情况
— 经济社会效益及推广应用前景
四、主要成果与技术创新
通过持续攻关、改进完善与现场应用，形成的主要成果：
一套重大技术——精细控压钻井技术 一套特色方法——控压钻井装备实验与检测方法 一套精细控压钻井装备—PCDS-I精细控压钻井系统 一个重点实验室——控压钻井模拟、测试与评价实验室 申报专利21项，其中发明专利8项 精细控压钻井系统标准与技术规范 组建两支控压钻井试验与技术服务队伍
三、精细控压钻井系统
PCDS-Ⅰ精细控压钻井工艺流程
起下钻、接单根流程
-24-
三、精细控压钻井系统
PCDS-Ⅰ精细控压钻井工艺流程
气侵时流程
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三、精细控压钻井系统
PCDS-Ⅰ精细控压钻井工艺流程
维护旋转头流程
-26-
三、精细控压钻井系统
与国外同类产品性能指标对比
对比性能
技 术
额定压力
参
三、精细控压钻井系统
控压钻井工艺及控制软件 控制及软件系统整体布局
➢应用程序服务器 ➢控压钻井设计
➢实时控制服务器
控 制
➢系统数据采集、通信
器
➢系统数据接收处理
➢井下压力计算
➢控压钻井设计模拟 ➢控压钻井工况模拟与监控 ➢控压钻井数据库
➢设备动作控制 ➢钻井安全监控 ➢设备工作状态监控 ➢实时数据库
三、精细控压钻井系统
技术特点
系统
技术特征
实现功能
液气控 制系统
监测及 自动控 制系统
精细控 压自动 控制软 件
✓工作压力<10.5MPa，动态响应时 间<1s ✓性能可靠，安全互锁 ✓具备远程和本地操作功能 ✓设备参数显示清晰 ✓安全可靠，维护简单
✓测量精度2‰，动态响应时间<1s ✓系统的自检功能 ✓双冗余设计，实现故障时自动切 换 ✓数字化通讯，抗干扰能力强
☼ 解决钻井复杂问题，提高经济性 ☼ 不许连续溢流出现 ☼ 增加自动控制系统 ☼ 开式或闭环钻井 ☼ 近平衡或略过平衡钻井
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二、控压钻井工艺技术
控压钻井工艺应用形式
井底恒压 钻井 CBHP
应用
最常用的控压 钻井方法，主 要解决窄窗口 安全钻井问题
加压泥浆 帽钻井 PMCD
应用
参数采集与监测、实时水力学计算、远程自动控制软件 三个软件构成，完成与其它系统之间的通讯及数据交互， 负责向液气控制系统发出相应的调整指令，并监控指令 的执行情况，实现阀的平稳控制
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三、精细控压钻井系统
PCDS-Ⅰ精细控压钻井工艺流程
正常钻进时流程
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✓个性化的控制模型 ✓超前检测控制，压力追踪快 ✓具有压力保护，工况报警功能 ✓水力模型实时校正，计算误差在 0.1~0.2MPa以内 ✓具备无PWD控压钻进功能
接收自动控制系统的工作指令并进行处理，同时向下位 机发送指令，来实现对各节流阀和平板阀的自动（本地/ 远程）控制
由地面压力、温度传感器、泵冲传感器、流量计、其他 PWD井下仪器、录井传感器等构成,将国际最先进控制技 术用于钻井、采用现场装置－控制器－上位计算机控制 的三层递阶控制结构经室内测试和现场应用，性能稳定
控压钻井现场应用取得突破
技术方式
精确近平衡控压钻井技术 欠平衡控压钻井技术 微流量控压钻井技术