控制压力钻井是在欠平衡钻井和空气钻井的基础上发展起来的新型钻井方式，其主要目的是为解决“卡、塌、漏、喷”等钻井难题提供有效手段。如同前两种方式一样，它并不是单一的技术，而是一个技术系列，主要包括：精确控压钻井技术Secure Drilling Technology 、加压泥浆帽钻井Pressurized Mud-Cap Drilling (PMCD) MPD 及双梯度钻井Dual Gradient (DG) MPD。其中，加压泥浆帽钻井主要针对漏失严重的裂缝性地层，双梯度钻井主要目的是优化深海钻探套管结构。本文主要介绍的是目前发展最为迅速，优点最为突出，有广阔应用前景的精确控压钻井技术。 Secure Drilling系统最早称之为“微流量控制系统（Micro Flux Control-MFC）”，2009年被威德福收购后，与公司原有恒定井底压力钻井技术成功实现合并升级，奠定了威德福在精确控压钻井领域的领先地位。该系统通过自动随钻监测环空压力剖面，地面自动调整回压及压力补偿，实现了对环空压力的闭环监测与控制。通过降低大量钻井液的漏失，和降低钻井相关的非生产时效等提高钻井经济性，从而提高复杂条件下钻井作业的安全性和效率。2010年Secure Drilling 钻井系统获得《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”。

精确控压钻井

实现安全钻井

钻井的过程就是利用钻井流体压力（静态压力，动态压力等）来应对地层压力（孔隙压力，破裂压力，坍塌压力等），从而实现钻井过程中的某种平衡（近平衡、欠平衡、过平衡等）。而钻井过程中遇到的“卡、塌、漏、喷”等问题，几乎都跟井下的压力体系失衡有关，对井底压力的控制就成为解决一系列钻井问题的关键。

根据井底压力公式：井底压力＝钻井液液柱压力＋循环摩阻压力＋井口回压，对井底压力的调节只能通过对后面三个的因素进行调节来实现。

常规钻井时，井口敞开，无法施加井口回压，改变钻井液液柱压力成为调节井底压力的最主要手段，这种方式通常需要添加泥浆材料或者改变泥浆体系，并且需要一定的循环时间，因而泥浆成本高，时效性差。改变泵排量调节循环摩阻压力也能达到调节井底压力的作用，这种方法时效性较好，但受设备能力和携岩效率的限制，调节能力有限，并且在接单根或者起下钻等循环中断的情况下，将完全失去控制能力。

精确控压钻井，继承了欠平衡钻井密闭承压钻井体系的优点，在提高钻井作业的安全性的同时，实现了通过施加井口回压对井下压力的实时控制和调节。同时，为了提高控制的精确性，Secure Drilling 钻井系统集合了多种高精度传感器及先进的数据采集和处理系统。它将井下作为一个密闭的循环系统，利用高精度传感器对流入井筒内和流出井筒的钻井液主要参数，如密度、流量、温度等进行实时监控，其中央数据采集控制系统根据采集来的数据进行综合对比和分析，迅速判定钻井事故，并向作业人员发出警报，提供处理措施以供参考，甚至具备在全自动控制模式下，照程序对节流管汇进行自动控制以实现对井下事故的即时处理，将事故扼杀在初发阶段，使钻井风险和非生产时间降至最小，从而最大程度地保证钻井的安全性和可行性。例如，Secure Drilling系统能够检测到小于80L的微小溢流量，并可在一分钟内控制溢流，使地层流体的总溢流体积小于160L。

另外，Secure Dilling 钻井系统集合了回压补偿系统，通过一条连接到节流管汇入口处的回压补偿线路，保证了在接单根和起下钻过程钻井液循环中断时，系统对井口施加回压的能力，保证了钻井过程中井底压力控制的连续性。

Secure Drilling 系统如图1所示，由以下几个部分组成：

旋转控制头 胶芯密封，建立井下密闭承压系统，通常动态承压能力能够达到5000psi，静态承压能力能够达到2500psi。操作简单，胶芯便于更换。

紧凑一体式自动控制节流管汇 紧凑型一体式自动控制节流管汇是Secure Drilling 钻井系统的核心（如图2），它具有体积小和安装方便的优点。安装有AKS 和Stellar两套压力传感器，测量井口回压（井口套压），一套CMF 400M Coriolis 质量流量计，它能够提供回流钻井液的密度、流量、温度等数据。

智能数据采集及处理单元是整套系统的大脑，所有的数据都将被导向它，它负责对采集来的钻井液入口流量、立压、出口流量、套压等关键钻井参数进行综合对比和分析，排除假井涌等复杂情况的干扰，对井下漏失、溢流等事故提供精确的监测，它同时负责给出指令，通过节流阀门动力控制系统对节流阀门实施自动调节控制。

远程监控系统 能够接收智能数据采集及处理单元的数据，并且对所有的数据进行监控。根据使用者和使用权限的不同，有司钻专用的司钻控制面板，控压钻作业人员专用的作业控制面板以及监督等项目管理人员使用的检测控制面板，如图3。

回压补偿系统 通过一个辅助泵，进行回压补偿，确保提供井口回压所需通过节流管汇的最佳液流量，提高了节流管汇对井口回压的控制精度，并保证了循环中断时井口回压的提供能力，确保了井底压力控制的连续性。

精确控压钻井

应用大有作为

相对于传统的钻井方式，精确控压钻井不依赖开钻前的钻井预测和设计，而是根据井下实时情况进行分析和处理，避免了因设计失误造成井下意外情况发生的可能行，因而大大提高了钻井的可靠性和安全性。

另外，精确控压钻井对井底压力的连续精确控制能力，使其成为钻探窄压力窗口井的有效解决方式。

精确控压钻井拥有广阔的应用前景。如今，井况的复杂性对钻井过程中的压力控制和事故处理能力提出了更高的要求。精确控压钻井凭借自身卓越的检测和控制能力，能够帮助客户实现钻井目标，克服之前传统钻井无法处理的潜在钻井难题，最大化钻井的灵活性和安全性，并同时减少风险和非生产时间，节约成本，带来收益。

控压钻井不仅适用于普通井，在一些高难度井中更是显示出了无可比拟的技术优势，如高温高压井、含酸性有毒气体的碳酸盐岩裂缝性地层、窄密度窗口井，以及以前采用常规方法所无法钻达设计井深的井等。另外，相对欠平衡钻井系统而言，控压钻井系统设备占地少，所需作业人员少，与常规钻井方式的衔接更灵活简易，因而适应性更强，能够满足要求更高的海上作业要求。

到 2009年的12月，Secure Drilling钻井系统在世界范围内已经进行了陆上及海上50多口井的钻探，客户包括壳牌，雪佛龙等几乎所有国际大公司。结果表明，Secure Drilling 钻井系统在绝大多数井中都能够为客户带来良好的收益。

国内许多地方存在适合精确控压钻井应用的地层，如塔里木塔中、库车山前、新疆南缘山前、四川山前和高含硫化氢地区、青海山前地区、渤海湾地区等，这些地区普遍存在着窄密度窗口的安全钻井问题。今年，威德福中国区将在中国迎来第一口精确控压钻井项目。