新疆维吾尔自治区煤田地质局一六一煤田地质勘探队 新疆乌鲁木齐 830009
摘要：我国石油资源丰富，随着经济的发展，对于石油的勘探也逐渐提上了日程。工作人员在对控压钻井技术进行分析和研究的过程中，主要了解其控压钻井技术的形成原理。控压钻井技术的压力控制过程中想要将压力控制在科学合理的范围内，就要适当的增加水流阻力和快速补充井口套管压力值，保障控压钻井技术应用的安全稳定。石油钻井生产的过程中控压钻井技术的应用比较多，选择科学合理的控压钻井技术能够保障石油生产质量，提高石油开采量。同时控压钻井技术还能有效地对井眼内压力进行控制，实现钻井生产风险的降低。
关键词：石油钻井；工艺；技术；措施
引言
为保障国家能源安全，近年来中国海油持续加大勘探开发力度，钻完井作业量逐年增加。随着工作量大幅增加，深水、深层、新区、新领域的钻探增多，“想不到”的风险陡升，安全管理被稀释摊薄，为井控管理提升带来更多挑战。井控设计是井控工作的前期工作，对后期工作开展具有全局指导作用，关系到前期准备以及后期的工作开展，对井控预防与处置起到至关重要的作用。
1控压钻井技术的优点
石油生产过程中控压钻井技术的应用有效对压力值进行控制，同时机械设备故障处理十分方便。控压钻井技术的应用过程中，可以对流体实现实时的监控，尤其是压力值的变化、流体密度变化等，一旦以上因素发生变化可能对钻井的生产产生影响。通常情况下，相关人员根据实际情况对井眼的大小进行估算，然后在实际的钻井过程中再确定具体的尺寸。一旦钻井的生产过程中出现一些问题和故障，操作人员就要相应地调节节流阀，在短时间内采取科学合理的措施解决钻井中出现的问题和故障。钻井生产过程的实时监控是保障钻井安全的前提。石油生产是一项具有危险系数高、采集比较困难的工作，控压钻井技术的应用是降低安全隐患、解决开采问题的重要措施，同时控压钻井技术实时监控也是防患于未然的关键。
2石油钻井工艺技术措施
2.1低温钻井液的应用
冰层是非线性流变介质，可以与地层压力达到平衡状态，使孔壁的达到稳定。因为其矿产与油气资源的非常规勘探开采，低温地层的科学钻进显得十分关键，低温地层钻进与常规钻进一样需要合适的钻井液，以达到实现平衡地层压力、保持孔壁稳定、冷却和润滑钻头和钻具、携带和悬浮钻屑的目标。在进行冰层取心钻进时，钻井液的主要作用是维护钻孔的稳定、清洗钻孔的底部与排除冰屑的作用。国内外有研究表明在南极与格陵兰等地区的极地冰层钻探实践中，使用的低温钻井液取得了成功，文献调研发现适合于冰层钻探用的钻井液类型比较多，各自都存在一些缺点，难以完全满足南极极地冰层钻探的具体要求，如某些钻井液还存在着低温粘度过大、低温条件下的性能变化有差异、对环境污染严重等问题。
2.2控压钻井设备组成
控压钻井系统集机、电、液、信息、自动控制等技术为一体，通过对井底和地面数据实时采集、分析和处理，自动调节井口套压，实现井底压力的精细控制。集成配套包括：井底恒压钻井系统、微流量控制钻井系统、带压泥浆帽钻井系统和精细压控制欠平衡钻井系统等4项特色技术。该控压钻井系统，包含四项核心装备：自动节流控制系统、实时数据采集与控制系统、回压补偿系统和随钻环空压力检测系统。控压钻井系统采用模块化及集中控制双重思路，既可整体使用，各子系统可独立工作，经济实用；还具备微流量和井底压力两种监控方式，可实现井底压力的精确、闭环控制，控制精度±0.35MPa。具体控压设备组成如下：
2.2.1旋转控制头
旋转控制头：安装在井口环形防喷器上方，形成井口密封。
该旋转控制头高度1.7-1.8m，静态工作压力5000psi，动态工作压力2500psi，安装要求：天车、转盘、井口三者中心偏差小于10mm。
2.2.2旋转轴承总成
旋转轴承总成：旋转控制头主要部件，用于与钻具及旋转控制头本体之间密封。旋转轴承尺寸：外径：φ432mm；中心孔通径：φ196mm；工作转速：＜120rpm，密封胶芯工作寿命：＜120h。
2.2.3精细控压钻井系统
由于海上平台甲板面积有限，而且每个平台都配备有固井泵、油气分离器等设备，综合考虑成本及设备简单化等因素，海上普遍使用分体式控压钻井系统，固井泵充当回压补偿泵使用，共用海上油气分离器。控压钻井系统技术特点：以套压、立管压力、微流量三位一体的综合井筒压力控制技术，节流阀全部自动化控制，能够更加精确地控制井眼环空压力剖面，快速应对井下压力变化。系统复杂、自动控制、维护不易、拆装不便、设备占用面积较多。系统压力控制精度：±0.35MPa。
2.2.4流量监测装置
使用艾默生流量计，满足多工况，高精度进行流量和气体检测技术。在入口、出口进行流量检测，使用软件进行实时校正。流量检测精度高：0.01-0.06m3，便于早发现流量变化。可以满足钻进、接单根、起下钻等工况。
2.3给出推荐的防喷单根/立柱的组合形式
在起下钻铤期间，建议井控设计重点提示井内所用钻铤尺寸、防喷器组距离钻台面的高度。尺寸不同，现场就要配置多种防喷单根或立柱；高度不同就需要配置短钻杆配长从而确保防喷器关在钻杆本体上。防喷单根/立柱组合形式从下至上的配置为：单根/立柱+钻井防喷压井接头，钻井防喷压井接头在井控作业中，能使钻具内防喷器具有泄压、防喷、压井三重功能。泄压功能：其在井口与钻铤螺纹连接时球阀开启；防喷功能：其与钻铤连接后，关闭球阀，继续下钻至压井井深；压井功能：使用加重钻井液循环重建井筒压力平衡。配套工具为：带钻杆母扣的提升短节，这样可以省去拆提升短节这一步骤，单根/立柱直接接到提升短节上；另外设计中需要考虑足够长度的吊环，确保顶驱喇叭口与吊卡之间的距离大于防喷单根/立柱上部接头长度，防止顶驱无法居中提起防喷单根。钻井起下钻铤期间理想的内防喷配置为：带钻杆接头的提升短节+适合长度与尺寸的钻杆+钻井防喷压井接头+合适长度的吊环。如果现场没有钻井防喷压井接头，建议使用旋塞阀代替。在其上接上回压凡尔，可以实现强行下钻功能。中国海油在自升式平台一般不配备套管闸板，下套管期间需要配置防喷单根/立柱，抢接单根/立柱时需要考虑吊卡的更换，建议设计变扣接头避免更换吊卡。
结语
我国深井、超深井、水平井、欠平衡井等复杂结构井开发数量越来越多，遇到的地层也变得越来越复杂，对钻井技术应用的要求也变得越来越严格。最近的几年中我们对控压钻井技术的研发热度越来越高，通过对井口回压进行有效控制，保障井筒的压力保持在地层孔隙压力与破裂压力之间，实现欠平衡钻井施工。控压钻井技术有着缩短钻井周期、提高机械钻速、提升生产效率、保障安全性的优势，是解决复杂地层钻井问题的有效措施，未来有着很大的发展空间。
参考文献：
[1]蒋宏伟，周英操，赵庆，郭庆丰.控压钻井关键技术研究[J].石油矿场机械，2012，41（1）：1-5.
[2]黄熠，杨进，施山山，罗鸣，殷启帅，徐东升.控压钻井技术在海上超高温高压井中的应用[J].石油钻采工艺，2018，40（6）：699-705.
[3]黎凌，卫俊佚，张谦.用于精细控压钻井的无机凝胶隔离塞的研制及现场试验[J].石油钻探技术，2019，47（1）：45-51.
[4]金业权，孙泽秋，刘刚.控压钻井液动节流压力控制系统仿真分析与试验研究[J].石油钻探技术，2013，41（2）：109-113.