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二00八年六月 压力控制钻井研究 石油工程2004级毕业设计 毕业论文答辩 Managed Pressure Drilling ， MPD 1 2 3 4 5 MPD技术的概念和分类 实现MPD技术的关键设备及工具 MPD的主要应用形式或工艺技术 MPD技术的应用条件 结论 主要内容 1.MPD技术的概念和分类 国际钻井承包商协会对MPD定义为：“MPD是一种改进的钻井程序，可以精确地控制整个井眼的环空压力剖面。其目的在于确定井底压力窗口，从而控制环空液压剖面。” 概念 通常使用一个封闭、承压的流体循环系统，与通过改变泥浆比重或泥浆泵速率来调整井底压力相比，具有更强、更精确的井眼压力剖面控制能力； 关键特征是可以将循环流体系统作为一个压力容器来看； 基本目标是通过降低非生产时间（NPT）和减少钻井危险来优化钻井工艺 。 MPD技术的分类 分类 IADC UBO (欠平衡作业协会)的MPD子协会将MPD技术划分为两大类： 被动型MPD 采用常规钻井方法钻井，但将设备组装成能够迅速应对意料外的压力变化。 主动型MPD 充分利用组装设备能够主动更改环空压力剖面这一优势，对整个井眼实施更精确的压力剖面控制。 2.实现MPD技术的关键设备及工具 实现MPD技术的关键设备及工具 连续循环系统（Continuous Circulation System ，CCS）是一项集机、电、液技术于一体的钻井新装备，可以实现不用停止钻井液在井内的循环来完成钻杆的上卸扣等连接工作的系统，该系统以钻台为基础，适用于任何带有顶驱钻井装置的井架。该系统主要由连续循环连接器、顶驱连接工具、控制系统和液压动力系统五部分组成。 实现MPD技术的关键设备及工具 动态压力控制(Dynamic Annular Pressure Control，DAPC)系统是一种封闭、承压的循环系统，主要由节流阀组、旋转控制装置及精确的水力学计算模块组成。旋转控制装置用来封闭环空及允许环空增压，通过水力学计算模块计算所需要的井口回压，调节节流阀组提供相应的井口回压，保持井底压力恒定 。 实现MPD技术的关键设备及工具 降低当量循环密度的工具 (ECD Reduction Tool，ECD RT ) 能减轻下部裸眼段的当量钻井液循环密度，同时加重上部套管段的当量钻井液密度，保持井筒上部较高压力。主要由3部分组成：上部是1台涡轮马达，它从循环液中吸收液压能并将其转换成机械能；中部是由涡轮马达驱动的多级混合流量泵(部分轴向、部分径向)，它抽吸环空返回的流体；下部由轴承和密封组成。 MPD系统组成 1—钻井泵；2—开关；3—钻杆；4—压缩空气管件；5—旋转控制装置；6—环形防喷器；7—防喷器；8—减压阀；9—闸阀；10—气控阀； 11—辅助控制；12—地面分离组件；13—振动筛；14—钻井液池；15—离心机；16—钻机井眼控制管汇；17—自动压力控制系统；18—命令中心和试验泵装置；19—信号和控制管线 封闭系统由浮阀、旋转控制装置、封闭流动管线(不同于现有常规钻井的控制管汇)、脱气装置或钻井液液气分离系统(可选)等组成。 MPD系统工作原理 井底压力=静钻井液压力+环空摩擦压力 井底压力=静钻井液压力+环空摩擦压力+井口回压 模拟程序--处理随钻井下参数--预测环空压力剖面--17自动调节节流阀--井口回压--补偿环空摩擦压力变化--维持所需的环空压力剖面 MPD系统通过液力井的模拟程序来反馈数据，该程序能阅读和处理包括井身和直径、地层数据、钻柱转速、渗透率、钻井液粘度、钻井液密度和温度等数据，然后预测环空压力剖面。 MPD系统的自动控制压力(PowerAMPS)系统能自动调节节流阀，产生必要的微小调节量来维持所需的环空压力剖面。 下套管后钻井 ，钻井泵因接钻杆而停泵，也能维持环空系统所需要的压力值 。 3.MPD的主要应用形式或工艺技术 井底压力恒定MPD 双梯度MPD 压力泥浆帽钻井技术 其他类型 MPD 3.MPD的主要应用形式或工艺技术 井底压力恒定(CBHP)控制钻井即“当量循环密度控制”。 在井底压力恒定的MPD作业中，无论是在钻进、接单根、还是起下钻时均保持恒定的环空压力剖面，使用补偿水力学模型所绘制的图表，就可以熟练地控制流体密度、流体流变性能、环空液面、井眼几何尺寸、地面的环空回压、水力学摩擦阻力等，使得司钻能够精确地控制井底压力，使之接近于恒定，从而避免压裂地层或发生井涌。而使用常规钻井方式，要么不可能钻过这些地层，要么需要额外下入