控制壓力鉆井是在欠平衡鉆井和空氣鉆井的基礎上發展起來的新型鉆井方式，其主要目的是為解決“卡、塌、漏、噴”等鉆井難題提供有效手段。如同前兩種方式一樣，它并不是單一的技術，而是一個技術系列，主要包括：精確控壓鉆井技術Secure Drilling Technology 、加壓泥漿帽鉆井Pressurized Mud-Cap Drilling (PMCD) MPD 及雙梯度鉆井Dual Gradient (DG) MPD。其中，加壓泥漿帽鉆井主要針對漏失嚴重的裂縫性地層，雙梯度鉆井主要目的是優化深海鉆探套管結構。本文主要介紹的是目前發展最為迅速，優點最為突出，有廣闊應用前景的精確控壓鉆井技術。 Secure Drilling系統最早稱之為“微流量控制系統（Micro Flux Control-MFC）”，2009年被威德福收購后，與公司原有恒定井底壓力鉆井技術成功實現合并升級，奠定了威德福在精確控壓鉆井領域的領先地位。該系統通過自動隨鉆監測環空壓力剖面，地面自動調整回壓及壓力補償，實現了對環空壓力的閉環監測與控制。通過降低大量鉆井液的漏失，和降低鉆井相關的非生產時效等提高鉆井經濟性，從而提高復雜條件下鉆井作業的安全性和效率。2010年Secure Drilling 鉆井系統獲得《勘探與開發》（E & P）雜志評選的“世界十大石油工程技術創新特別獎”。

精確控壓鉆井

實現安全鉆井

鉆井的過程就是利用鉆井流體壓力（靜態壓力，動態壓力等）來應對地層壓力（孔隙壓力，破裂壓力，坍塌壓力等），從而實現鉆井過程中的某種平衡（近平衡、欠平衡、過平衡等）。而鉆井過程中遇到的“卡、塌、漏、噴”等問題，幾乎都跟井下的壓力體系失衡有關，對井底壓力的控制就成為解決一系列鉆井問題的關鍵。

根據井底壓力公式：井底壓力＝鉆井液液柱壓力＋循環摩阻壓力＋井口回壓，對井底壓力的調節只能通過對后面三個的因素進行調節來實現。

常規鉆井時，井口敞開，無法施加井口回壓，改變鉆井液液柱壓力成為調節井底壓力的最主要手段，這種方式通常需要添加泥漿材料或者改變泥漿體系，并且需要一定的循環時間，因而泥漿成本高，時效性差。改變泵排量調節循環摩阻壓力也能達到調節井底壓力的作用，這種方法時效性較好，但受設備能力和攜巖效率的限制，調節能力有限，并且在接單根或者起下鉆等循環中斷的情況下，將完全失去控制能力。

精確控壓鉆井，繼承了欠平衡鉆井密閉承壓鉆井體系的優點，在提高鉆井作業的安全性的同時，實現了通過施加井口回壓對井下壓力的實時控制和調節。同時，為了提高控制的精確性，Secure Drilling 鉆井系統集合了多種高精度傳感器及先進的數據采集和處理系統。它將井下作為一個密閉的循環系統，利用高精度傳感器對流入井筒內和流出井筒的鉆井液主要參數，如密度、流量、溫度等進行實時監控，其中央數據采集控制系統根據采集來的數據進行綜合對比和分析，迅速判定鉆井事故，并向作業人員發出警報，提供處理措施以供參考，甚至具備在全自動控制模式下，照程序對節流管匯進行自動控制以實現對井下事故的即時處理，將事故扼殺在初發階段，使鉆井風險和非生產時間降至最小，從而最大程度地保證鉆井的安全性和可行性。例如，Secure Drilling系統能夠檢測到小于80L的微小溢流量，并可在一分鐘內控制溢流，使地層流體的總溢流體積小于160L。

另外，Secure Dilling 鉆井系統集合了回壓補償系統，通過一條連接到節流管匯入口處的回壓補償線路，保證了在接單根和起下鉆過程鉆井液循環中斷時，系統對井口施加回壓的能力，保證了鉆井過程中井底壓力控制的連續性。

Secure Drilling 系統如圖1所示，由以下幾個部分組成：

旋轉控制頭 膠芯密封，建立井下密閉承壓系統，通常動態承壓能力能夠達到5000psi，靜態承壓能力能夠達到2500psi。操作簡單，膠芯便于更換。

緊湊一體式自動控制節流管匯 緊湊型一體式自動控制節流管匯是Secure Drilling 鉆井系統的核心（如圖2），它具有體積小和安裝方便的優點。安裝有AKS 和Stellar兩套壓力傳感器，測量井口回壓（井口套壓），一套CMF 400M Coriolis 質量流量計，它能夠提供回流鉆井液的密度、流量、溫度等數據。

智能數據采集及處理單元是整套系統的大腦，所有的數據都將被導向它，它負責對采集來的鉆井液入口流量、立壓、出口流量、套壓等關鍵鉆井參數進行綜合對比和分析，排除假井涌等復雜情況的干擾，對井下漏失、溢流等事故提供精確的監測，它同時負責給出指令，通過節流閥門動力控制系統對節流閥門實施自動調節控制。

遠程監控系統 能夠接收智能數據采集及處理單元的數據，并且對所有的數據進行監控。根據使用者和使用權限的不同，有司鉆專用的司鉆控制面板，控壓鉆作業人員專用的作業控制面板以及監督等項目管理人員使用的檢測控制面板，如圖3。

回壓補償系統 通過一個輔助泵，進行回壓補償，確保提供井口回壓所需通過節流管匯的最佳液流量，提高了節流管匯對井口回壓的控制精度，并保證了循環中斷時井口回壓的提供能力，確保了井底壓力控制的連續性。

精確控壓鉆井

應用大有作為

相對于傳統的鉆井方式，精確控壓鉆井不依賴開鉆前的鉆井預測和設計，而是根據井下實時情況進行分析和處理，避免了因設計失誤造成井下意外情況發生的可能行，因而大大提高了鉆井的可靠性和安全性。

另外，精確控壓鉆井對井底壓力的連續精確控制能力，使其成為鉆探窄壓力窗口井的有效解決方式。

精確控壓鉆井擁有廣闊的應用前景。如今，井況的復雜性對鉆井過程中的壓力控制和事故處理能力提出了更高的要求。精確控壓鉆井憑借自身卓越的檢測和控制能力，能夠幫助客戶實現鉆井目標，克服之前傳統鉆井無法處理的潛在鉆井難題，最大化鉆井的靈活性和安全性，并同時減少風險和非生產時間，節約成本，帶來收益。

控壓鉆井不僅適用于普通井，在一些高難度井中更是顯示出了無可比擬的技術優勢，如高溫高壓井、含酸性有毒氣體的碳酸鹽巖裂縫性地層、窄密度窗口井，以及以前采用常規方法所無法鉆達設計井深的井等。另外，相對欠平衡鉆井系統而言，控壓鉆井系統設備占地少，所需作業人員少，與常規鉆井方式的銜接更靈活簡易，因而適應性更強，能夠滿足要求更高的海上作業要求。

到 2009年的12月，Secure Drilling鉆井系統在世界范圍內已經進行了陸上及海上50多口井的鉆探，客戶包括殼牌，雪佛龍等幾乎所有國際大公司。結果表明，Secure Drilling 鉆井系統在絕大多數井中都能夠為客戶帶來良好的收益。

國內許多地方存在適合精確控壓鉆井應用的地層，如塔里木塔中、庫車山前、新疆南緣山前、四川山前和高含硫化氫地區、青海山前地區、渤海灣地區等，這些地區普遍存在著窄密度窗口的安全鉆井問題。今年，威德福中國區將在中國迎來第一口精確控壓鉆井項目。