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     1.課題來源與背景 《深水表層鉆井關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究》項(xiàng)目是國家十一五863重大項(xiàng)目，2008年在北京通過論證立項(xiàng)，由國家科技部下達(dá)，中海油研究總院牽頭，重慶科技學(xué)院承擔(dān)了”泥漿密度動態(tài)調(diào)節(jié)裝置的研制“子課題研究工作。 2.技術(shù)原理及性能指標(biāo) 技術(shù)原理：利用壓井過程中保持流體在井內(nèi)環(huán)空流動壓降與靜液壓力之和所產(chǎn)生的井底壓力等于地層(生產(chǎn)層)壓力以實(shí)現(xiàn)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(jù)工作需要，可隨時將預(yù)先配好的高密度壓井液與正常鉆進(jìn)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(diào)節(jié)到所需密度的鉆井液，可直接供泥漿泵向井內(nèi)連續(xù)不斷的泵送。在鉆進(jìn)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(rèn)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(shí)現(xiàn)邊作業(yè)邊加重的動態(tài)壓井鉆井作業(yè)。 性能指標(biāo)：混合器及混合管匯滿足泥漿密度可調(diào)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(dá)到±0.02g/cm3之內(nèi)；混合器最大排量達(dá)到5.2m3/min。 3.技術(shù)的創(chuàng)造性與先進(jìn)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?，F(xiàn)有技術(shù)是人工確定海水進(jìn)口閥的開度和重泥漿進(jìn)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(jìn)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(jìn)行而變化。現(xiàn)有技術(shù)靠人工設(shè)定開度和重泥漿與海水的混合比，與井下實(shí)際需要存在較大誤差，泥漿在井底產(chǎn)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(dǎo)致鉆井事故等嚴(yán)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(shí)施過程中解決了三個關(guān)鍵技術(shù)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(shí)時動態(tài)調(diào)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(yù)測問題；突破了四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，一是多相流體混合器的設(shè)計研制技術(shù)，二是泥漿密度動態(tài)調(diào)節(jié)控制的理論和方法與控制系統(tǒng)設(shè)計研制技術(shù)，三是深水表層鉆井隨鉆井底壓力預(yù)測與控制技術(shù)，四是深水表層動態(tài)壓井鉆井工藝技術(shù)及配套裝備技術(shù)集成。其主要創(chuàng)新點(diǎn)有： （1）通過入口偏心設(shè)置，利用海水強(qiáng)剪切和擴(kuò)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(zhì)作用，混合精度達(dá)到±0.02g/cm3； （2）建立了隨鉆井底壓力和泥漿流變參數(shù)預(yù)測模型，開發(fā)了深水表層鉆井井底壓力預(yù)測及控制軟件，預(yù)測誤差小于2%； （3）開發(fā)了泥漿密度調(diào)節(jié)裝置控制系統(tǒng)，可動態(tài)修正重泥漿、海水和添加劑的流量，實(shí)現(xiàn)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(yīng)控制。 4.技術(shù)的成熟程度，適用范圍和安全性 技術(shù)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(diào)節(jié)裝置，該裝置進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)階段。 適用范圍：海洋石油深水鉆井、海洋鉆井淺層地質(zhì)災(zāi)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(shù)領(lǐng)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(diào)節(jié)裝置使用效果良好，安全性高。 5.應(yīng)用情況及存在的問題 深海鉆井泥漿密度動態(tài)調(diào)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(yīng)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(jīng)濟(jì)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(diào)節(jié)裝置的尺寸較大，有待進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計，以滿足不同類型平臺的需求； （2）進(jìn)一步完善表層鉆井工藝技術(shù)、特別是針對氣層井的地層壓力控制技術(shù)，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(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎1項(xiàng)，授權(quán)專利4項(xiàng)，申請受理專利3項(xiàng)，發(fā)表論文28篇，軟件著作權(quán)1項(xiàng)，專著1部。