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     1.課題來源與背景 《深水表層鉆井關鍵技術及裝備研究》項目是國家十一五863重大項目，2008年在北京通過論證立項，由國家科技部下達，中海油研究總院牽頭，重慶科技學院承擔了”泥漿密度動態(tài)調節(jié)裝置的研制“子課題研究工作。 2.技術原理及性能指標 技術原理：利用壓井過程中保持流體在井內環(huán)空流動壓降與靜液壓力之和所產生的井底壓力等于地層(生產層)壓力以實現壓井目的。由于利用了流動壓降，從而可使在受井口和地層條件限制無法用常規(guī)壓井作業(yè)的井控工作成為可能。其工作原理與固井作業(yè)中的自動混漿原理相似，它是根據工作需要，可隨時將預先配好的高密度壓井液與正常鉆進時的低密度鉆井液，通過一臺可自動控制密度的混漿裝置，自動調節(jié)到所需密度的鉆井液，可直接供泥漿泵向井內連續(xù)不斷的泵送。在鉆進作業(yè)期間，只要PWD和ROV監(jiān)測到井下有地層異常高壓，就可以通過認為輸入工作指令，該裝置立即就可以泵送出所需要的高密度鉆井液，不需要循環(huán)和等待配制高密度鉆井液，真正意義上地實現邊作業(yè)邊加重的動態(tài)壓井鉆井作業(yè)。 性能指標：混合器及混合管匯滿足泥漿密度可調范圍：1.03g/cm3（8.6ppg）～1.92g/cm3（16ppg）；控制裝置對泥漿密度控制精度達到±0.02g/cm3之內；混合器最大排量達到5.2m3/min。 3.技術的創(chuàng)造性與先進性 海洋深水表層鉆井過程中，要改變泥漿密度可以通過用高密度的泥漿（重漿）與海水按一定比例混合后得到。現有技術是人工確定海水進口閥的開度和重泥漿進口閥的開度來控制重泥漿與海水的混合比例，從而改變泥漿密度。但隨著鉆井的進行，井深在增加，井下所需泥漿密度在發(fā)生變化，重泥漿與海水的混合比例也要隨鉆井的進行而變化。現有技術靠人工設定開度和重泥漿與海水的混合比，與井下實際需要存在較大誤差，泥漿在井底產生的液柱壓力不能夠平衡地層壓力，容易發(fā)生井涌或井漏，從而導致鉆井事故等嚴重問題。針對這些問題，本成果研究成功了深水表層鉆井泥漿密度自動控制裝置。成果在實施過程中解決了三個關鍵技術難題，一是多相流體混合器的效率及精度問題，二是泥漿密度實時動態(tài)調節(jié)控制問題，三是深水表層無隔水管鉆井隨鉆井底壓力預測問題；突破了四項關鍵技術，一是多相流體混合器的設計研制技術，二是泥漿密度動態(tài)調節(jié)控制的理論和方法與控制系統設計研制技術，三是深水表層鉆井隨鉆井底壓力預測與控制技術，四是深水表層動態(tài)壓井鉆井工藝技術及配套裝備技術集成。其主要創(chuàng)新點有： （1）通過入口偏心設置，利用海水強剪切和擴散作用，解決了重泥漿、海水及添加劑均勻混合的難題，顯著提高了混合器的傳質作用，混合精度達到±0.02g/cm3； （2）建立了隨鉆井底壓力和泥漿流變參數預測模型，開發(fā)了深水表層鉆井井底壓力預測及控制軟件，預測誤差小于2%； （3）開發(fā)了泥漿密度調節(jié)裝置控制系統，可動態(tài)修正重泥漿、海水和添加劑的流量，實現鉆井入口泥漿密度和排量的自動控制及環(huán)空壓力的串級自適應控制。 4.技術的成熟程度，適用范圍和安全性 技術成熟程度：在”南海8號“、”南海9號“和”海洋石油981“深水鉆井平臺上已正式安裝深海鉆井泥漿密度動態(tài)調節(jié)裝置，該裝置進入工業(yè)生產階段。 適用范圍：海洋石油深水鉆井、海洋鉆井淺層地質災害井、陸地鉆井、頁巖氣藏敏感性地層壓力控制、頁巖氣藏大型酸化等技術領域。 安全性：在”南海8號“、”南海9號“和”海洋石油981”深水鉆井平臺安裝的深海鉆井泥漿密度動態(tài)調節(jié)裝置使用效果良好，安全性高。 5.應用情況及存在的問題 深海鉆井泥漿密度動態(tài)調節(jié)裝置已在中海油海洋石油981、南海8號及南海9號深水鉆井平臺應用，提高了鉆井效率，有效降低了鉆井成本，保障了海洋鉆井作業(yè)的安全，經濟效益和社會效益顯著。 存在的問題： （1）深海鉆井泥漿密度動態(tài)調節(jié)裝置的尺寸較大，有待進一步優(yōu)化設計，以滿足不同類型平臺的需求； （2）進一步完善表層鉆井工藝技術、特別是針對氣層井的地層壓力控制技術，以解決淺層氣的問題，保證鉆井作業(yè)安全。 6.歷年獲獎情況 中海油研究總院科學技術進步獎一等獎1項，授權專利4項，申請受理專利3項，發(fā)表論文28篇，軟件著作權1項，專著1部。