控压钻井技术是当今世界钻井工程前沿技术之一，主要是通过随钻环空压力测量、地面自动节流调整回压以及压力补偿等手段，实现对井筒环空压力的闭环实时监测与精确控制。能够有效地控制地层流体侵入井筒，减少井涌、井漏等钻井复杂情况，是当前解决窄密度窗口钻井难题的最有效手段，充分体现了安全高效钻井的核心理念。

勘探开发难题 驱动控压钻井技术突破

油气是关系到国家经济发展和安全的重要战略资源，目前我国石油产量稳定增长，天然气产量快速提高，但随着国民经济持续发展，油气需求缺口不断加大，供需矛盾进一步突出。立足国内，发挥国内油气资源的保障作用，充分利用海外资源，开发利用煤层气资源是弥补国内缺口的重要途径。

但从油气开发角度来看，油气勘探开发难度不断加大，煤层气规模化开发刚刚起步，亟需攻克油气和煤层气勘探开发中的重大科学问题和技术瓶颈，发现优质油气资源并实现高效开发是中国石油工业稳定发展的基础。深井钻井装备和技术是石油钻井的技术前沿，是油气勘探开发取得突破的关键所在，其中，窄密度窗口安全钻井技术与装备更是深井钻井的核心。

随着油气勘探开发向深层、复杂地区、新区和深海发展，窄密度窗口导致的钻井安全问题越来越突出，成为影响钻井速度提高、制约勘探开发进程的技术瓶颈。塔里木、玉门、西南油气田等地区地质条件复杂，窄密度窗口安全问题突出，井漏、井涌等复杂时有发生，导致生产时效低、钻井周期长、成本费用高。

控压钻井技术自2007年开始工业化应用，逐步在北海、墨西哥湾及巴西海上等地区推广，并且在亚太地区推广优势十分明显。其核心装备和技术掌握在国外少数钻井服务商手中，服务费用昂贵。中国石油塔里木油田引进了控压钻井技术，进行了多口井的精细控压钻井试验，通过精细控压钻技术的应用，有效解决了该地区漏喷同存等工程难题；减少非生产时间，缩短钻井周期；减少钻井液漏失，保护了储层；降低漏喷复杂事故的发生，大幅度提高了压力敏感性储层水平段延伸能力，从而达到最大限度地裸露油气层，提高单井高产稳产的目的。

委以国之重任 交出满意答卷

2008年，在中国石油天然气集团公司科技管理部的组织下，中国石油集团钻井工程技术研究院开始牵头负责中国石油集团承担的国家科技重大专项“深井钻录、测试技术与配套装备”项目，重点组织开展了窄密度窗口安全钻完井配套装备等重大装备与技术的攻关，PCDS-Ⅰ精细控压钻井系统被列为国家科技重大专项研制的重大装备，开始进行立项准备和研究。

人才是科技创新的基础，围绕“窄密度窗口安全钻井技术与装备”课题攻关，中石油钻井院组建了一只研发经验丰富、专业配置齐全的科研攻关团队，在系统研制过程中，高端人才发挥了至关重要的作用。在人才的配备上，中石油钻井院钻井工艺研究新老搭配，让丰富的现场经验和新的科技理念实现了很好的融合。

依托中国石油天然气集团公司科技基础条件平台，中石油钻井院创建了国内惟一能够进行控压钻井各种工况全尺寸模拟实验和设备测试的控压钻井实验室，历经1000余次室内实验，攻克了控压钻井的核心技术，自主研制了随钻环空压力测量系统、自动节流控制系统、回压补偿系统、监测及控制系统等核心装备，开发了集控压钻井水力学模型、设备在线智能监控、控压钻井工艺、应急处理为一体的精细控压自动控制软件，形成了一套精细控压钻井技术。

2009年12月，PCDS-Ⅰ精细控压钻井系统样机的总体设计及工艺技术研究完成；2010年12月，控制系统及软件编制、调试完成；2011年3月，室内试验和完善完毕，并运到四川广汉。自此，现场试验的准备工作全部完成。

PCDS-Ⅰ精细控压钻井系统主要构成有节流管汇系统、回压补偿系统、液气控制系统、自动控制系统、控压钻井控制软件等。主要功能包括：实现手动/自动操作功能；实现在钻井过程中钻进、起下钻、接单根的压力控制；整个系统具备完善的安全互锁、报警、应急工艺转换功能；实现微流量钻井。系统采用了先进的设计理念，技术设计方案先进、可靠。系统测试的额定压力35MPa、工作压力10MPa、节流精度±0.5MPa。

蓬莱9井 新硎初试

2011年4月8日～30日，在中国石油天然气集团公司科技管理部、工程技术分公司、勘探与生产分公司等部门精心组织下，在川庆钻探工程公司和西南油气田公司的全力支持与积极配合下，中国石油集团钻井工程技术研究院自主研制的PCDS-I精细控压钻井系统在四川蓬莱9井（预探井）进行了近平衡、欠平衡条件下的钻进、起下钻、接单根、井涌、井漏、涌漏同段等9类18项控压钻井现场试验，圆满实现了预期现场试验目的，系统功能和指标达到国际先进水平。同时，在完成功能性试验的基础上，在1920.46m～2023.45m和2023.45m～2560m作业层段分别开展了不同工况下的控压近平衡和欠平衡工艺试验。

在欠平衡控压钻进过程中，系统自动检测到溢流，套压最高升至7.89MPa，出口流量比入口流量增加2～3L/S，泥浆池体积增加了1.2m3，现场及时采取措施，实现控压钻进。后又自动检测到漏失，准确发现压力平衡点，在2023.45m～2560m井段有效地实施了涌漏共存的窄密度窗口精细控压钻进。

PCDS-I精细控压钻井系统现场试验累计工作400小时；系统运行稳定、无故障；实现了恒定井底压力控制和微流量控制。经受住了现场恶劣工况的考验，圆满实现预期现场试验目的，有效地解决了溢漏共存条件下的钻井难题，储层保护和发现效果明显，技术性能指标达到国际先进水平。同时，突破了国外控压钻井技术以近平衡方式钻井的概念模式；实现了欠平衡、近平衡与过平衡等工艺模式下环空压力的自动精确控制，丰富了控压钻井技术的内涵，形成了独特的精细控压钻井技术。

打破国外垄断 现实意义重大

PCDS-Ⅰ精细控压钻井系统是窄密度窗口安全钻完井配套装备的核心装置，是控压钻井工艺技术的载体。可有效解决窄密度窗口引起的“喷、漏、塌、卡”、溢漏共存等钻井复杂问题，大幅度提高水平段延伸能力，有利于提高单井产量和稳产时间，储层发现和保护成效显著。同时可以大幅降低非生产时间，节约钻井成本。

PCDS-Ⅰ精细控压钻井系统在诸多方面取得了创新：开发了精细控压钻井自动控制软件；研发了能够独立控制各执行机构的多策略、自适应的自动控制系统，实现对环空压力的闭环监测与控制；形成了适用各种钻井工况下压力补偿与动态切换的精细控压钻井工艺；研制了一套全尺寸控压钻井实验与测试的井下工况模拟装置，形成了一套控压钻井技术与装备地面实验检测方法。在PCDS-Ⅰ精细控压钻井系统的研制过程中，共申请发明专利5项、实用新型专利8项。

自项目立项起，攻关团队继承和发扬大庆精神、铁人精神，凭着满腔激情、一股干劲、一种责任和奉献的精神，攻克了一个又一个的技术难题。“我们这里的感人的事儿很多，加班加点这都很正常，不求别的，就是要把这个系统研制出来，对得起国家，对得起企业”，项目负责人在系统研制成功后的一句话，让人对这个有责任、有担当的科研团队肃然起敬。

系统的自主研发成功，填补了我国在精细控压钻井技术领域的空白，打破了国外的技术垄断，装备与技术达到了国际先进水平，提高了我国钻井技术在国际上的竞争力。

PCDS-Ⅰ精细控压钻井系统自主研制的成功，为中国石油天然气集团公司推进重大工程技术现场试验奠定了良好的基础。随着控压钻井技术日益发展完善，必将带来成本的大幅下降，成为钻井的主体技术，将为我国未来非常规油气资源的开发提供技术保证。（本文配图由中国石油集团钻井工程技术研究院徐晓英、王凯提供）