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業(yè)界把鉆井作業(yè)定義為高壓和低壓鉆井，多年來，工程師們堅(jiān)定地維護(hù)著一種泥漿密度，一種能使流體靜壓力大于被鉆地層的孔隙壓力、但小于壓裂梯度的泥漿密度。今天，通過地面采用的控制壓力的鉆井方法（MPD）來運(yùn)用壓力，工程師們所做的工作超越了這一鉆井壓力區(qū)間的傳統(tǒng)界限。

傳統(tǒng)鉆井

傳統(tǒng)鉆井作業(yè)，如圖1，當(dāng)進(jìn)行過平衡鉆進(jìn)時，在地層A和地層B孔隙壓力（井涌）增加的應(yīng)對，通過提高泥漿密度，當(dāng)量循環(huán)密度（藍(lán)線）隨之增加，這會導(dǎo)致井底壓力接近地層的破裂初始壓力（紫色線）；應(yīng)對措施，必須下入套管保護(hù)地層，這會產(chǎn)生額外的下套管深度，縮小后續(xù)的井眼直徑（黑色三角形）；在深海鉆井中，破裂初始壓力和孔隙壓力之間的壓力區(qū)間常常會很窄；在這個例子中，迫使石油公司越來越多的下入6段更小內(nèi)徑的套管柱，使得井眼太小，以至于不能提供油氣生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)能。

巖屑墊層

雖然任何井的設(shè)計和鉆具組合配置都有可能出現(xiàn)巖屑墊層（圖2），巖屑墊層或固體顆粒層（淺棕色）在斜井鉆井中特別普遍，在斜井段，巖屑和坍塌的碎石堆積在井眼的底側(cè)，當(dāng)泥漿泵停止工作時，由于這些巖屑和坍塌碎石的堆積層下滑到環(huán)空的下方，將鉆具填充或塞住，導(dǎo)致井底鉆具組合可能會被卡住，人們都知道，就像地層垮塌一樣，這種現(xiàn)象在泥漿泵工作期間也可能會發(fā)生。

控制壓力

在鉆進(jìn)期間，傳統(tǒng)鉆井方法尤其關(guān)注控制地層流體不使其流入井眼，這一過平衡（OBD）鉆井方法利用鉆井液建立一個當(dāng)量循環(huán)密度（ECD），使井底壓力（BHP）大于被鉆地層的孔隙壓力（紫色線），但小于被鉆地層的破裂初始壓力（紅色線）；欠平衡鉆井（UBD）致力于防止鉆井液漏失到地層，這樣可以保持一個小于孔隙壓力、但高于需要維持井眼穩(wěn)定壓力的當(dāng)量循環(huán)密度，這種方法可以允許地層流體流出地層，阻止鉆井液流進(jìn)地層；控制壓力鉆井（黃色）主要是通過控制地面壓力，保持一個恒定的井下壓力，阻止地層流體流進(jìn)井眼，同時，保持井下壓力低于地層破裂初始壓力，從而避免出現(xiàn)鉆井事故；在鉆井作業(yè)期間，過平衡和控制壓力鉆井的當(dāng)量循環(huán)密度在某個深度可能會相等，如圖3。

流體密度和井底壓力

在套管鞋以下，當(dāng)采用傳統(tǒng)鉆井方法時，為了在孔隙壓力（黑色線）和破裂初始壓力（藍(lán)色線）之間保持井底壓力，由泥漿重量產(chǎn)生的井底壓力必須大于地層孔隙壓力，以至于在泥漿泵停止工作時的井底壓力能夠抑制地層壓力（實(shí)紅線），同時，還必須保證井底壓力在泥漿泵工作時小于地層破裂初始壓力（紅虛線）；控制壓力鉆井能使石油公司在泥漿泵停止工作時（實(shí)綠線）使用一種鉆井液，這種鉆井液產(chǎn)生的流體靜力學(xué)壓力小于地層孔隙壓力；當(dāng)泥漿泵停止工作時，通過增加回壓（短-虛綠線）而不是增加泥漿密度來提高井底壓力，達(dá)到抑制地層壓力的效果；當(dāng)泥漿泵工作時（長-虛綠線），減少回壓至某個數(shù)值，使其產(chǎn)生的井底壓力高于地層的孔隙壓力，而又低于地層的破裂初始壓力，見圖4。

自動動態(tài)環(huán)空壓力控制系統(tǒng)

當(dāng)泥漿泵停止工作時，為了從鉆進(jìn)到接單根的轉(zhuǎn)換過程中保持恒定的井底壓力，動態(tài)環(huán)空壓力控制系統(tǒng)通過泵入鉆井液進(jìn)入節(jié)流管匯，泵入的鉆井液通過節(jié)流自動控制器AC-1進(jìn)行調(diào)整，減少回壓或當(dāng)泥漿泵恢復(fù)鉆進(jìn)時不運(yùn)用回壓；動態(tài)環(huán)空壓力控制系統(tǒng)直接與實(shí)時水力學(xué)分析裝置連接，持續(xù)檢測井涌狀況，通過調(diào)整動態(tài)環(huán)空壓力控制回壓泵和節(jié)流自動控制器AC-2和AC-3來穩(wěn)定和控制井底壓力；一個流量計（橢圓形虛線）與節(jié)流管匯的低壓一側(cè)相連接，提供流出數(shù)據(jù)，壓力管理員不斷地監(jiān)視著流出數(shù)據(jù)，并與流入數(shù)據(jù)相對比，實(shí)現(xiàn)井涌的實(shí)時檢測，見圖5。

鉆更長的水平段

控制壓力鉆井可以讓司鉆采用較低的鉆井液密度，在鉆頭以上的低壓裸眼井段使用一種較低流體靜壓力的鉆井液，同時，使用一個指定的地面泵，通過對環(huán)空加壓，司鉆可以控制所鉆壓力井段的流量，結(jié)果能產(chǎn)生一種較低的井底當(dāng)量循環(huán)密度（ECD），使工程師們可以從套管開窗點(diǎn)打更長的水平井段。

控制壓力鉆井技術(shù)特別適合于水平井鉆井作業(yè)，同時，能使測量深度的壓裂梯度保持不變，當(dāng)泵壓增加時，當(dāng)量循環(huán)密度增加，保證良好的井眼凈化，采用控制壓力鉆井技術(shù)，司鉆可以采用一個較低的泥漿比重，避免井被壓裂，利用地面掌控的環(huán)空回壓，抑制流體大量涌入井眼，當(dāng)今，這種方法已經(jīng)成為首選的鉆井技術(shù)。

控制壓力鉆井技術(shù)有望廢除直線鉆井，已在老油田、高溫高壓及破裂地層環(huán)境下得到了應(yīng)用。該技術(shù)正在成為大位移鉆井和鉆穿廢棄地層到達(dá)困難油層的首選鉆井方法。