典型的控壓鉆井系統如圖１，主要由ＰＷＤ、旋轉控制頭、自動節流管匯、節流閥、控制中心和回壓泵系統等組成。２．１ ＰＷＤ 為控壓鉆井提供準確、實時的環空壓力數據。

 

  自動節流管匯及控制系統節流管匯受主控制器操縱，由各種閥件、主節流管匯和輔助節流管匯組成。當主鉆井泵啟動時，流體沿著主節流管匯路線流動，當井內流體減少時，主節流器關閉，流體沿體積較小的輔助節流管匯路線流動。 在ＩＰＭ的控制下，節流閥對回壓變化迅速做出調整。ＩＰＭ利用裝在節流管匯上的壓力檢測儀器監測回壓，使它保持在水力模型實時計算得出的范 圍內。如果檢測到壓力異常，ＩＰＭ對節流管匯發出指令，節流管匯迅速做出適當調整。 節流管匯管線口徑大，配有備用閥并具有自動切換功能，可保證鉆井液流動暢通。如果巖屑阻塞節流閥，ＩＰＭ會自動開大節流閥，泄壓并清除巖屑；如果節流閥置于最大位置仍不能泄壓，ＩＰＭ會自動 切換到備用閥并報警。

 

  回壓泵系統

 

  工作原理 回壓泵直接連到節流管匯，其主要作用就是在控壓鉆井過程中，需要時以恒定排量提供鉆井液，鉆井液流經主節流閥，ＩＰＭ通過調整節流閥位置控制回壓。正常鉆井時，節流管匯由鉆井泵供鉆井液，控制回壓。當鉆井泵流速下降（如接單根時），ＩＰＭ自動啟動回壓泵，回壓泵向節流管匯供鉆井液，保持回壓，維持井底壓力在安全窗口內；另外，回壓泵也可以通過旋轉控制頭供鉆井液。為了安全起見，回壓泵裝了泄壓、檢測閥，防止壓力過高和井口回流。

 

  性能參數

 

  排量和壓力是回壓泵的２個主要性能參數。排量以每分鐘排出若干升計算，它與井眼直徑及所要求的沖洗液自井底上返速度有關， 回壓泵的壓力大小取決于所需補償的環空壓力的大小等。井越深，流動阻力越大，所需要的壓力越高。隨著井眼直徑、深度的變化，要求泵的排量也能隨時調節。在泵的機構中設有變速箱或以液壓馬達調節其速度，以達到改變排量的目的。為了準確掌握泵的壓力和排量的變化，回壓泵上要安裝流量計和壓力表，使工作人員隨時了解泵的運轉情況，同時通過壓力變化判別井內狀況是否正常以預防發生井內事故。

 

  監測控制系統

 

  封閉的、加壓的泥漿循環系統是使用過程控制計算機進行壓力控制的必要條件。實時監控系統能夠完成數據采集、數據存儲、數據監測、數據分析、數據處理、壓力控制、實時報警等功能。監控系統主要由測量、控制模塊和水力計算模塊２大模塊構成。 測量和控制模塊可以分開設計：其中１個模塊被用來測量節流閥位置，同時還作為傳感器接口來使用；另１個模塊運行ＰＩＤ控制模塊以進行壓力控制，對井口設備的可控閥門進行邏輯開關控制，包含自動開關冗余節流支路的能力， 并行雙路壓力控制功能，同時還要提供詳細的系統診斷功能。 水力學計算模塊是井下測量數據的一個非常重要的補充手段。井下測量工具傳回的數據通常不能直接應用，并且容易受井下復雜情況的影響，因此使用水力模型對井眼環空壓力進行校正計算是非常必要的。水力模型通過使用描述井眼狀況的輸入數據集合，并綜合地面和井下實時測量數據等參數來計算環空壓力的大小，以獲得所期望的井底壓力。

 

  工藝流程 控壓鉆井系統工藝流程

 

  正常鉆進時，由控制中心控制調節節流閥的開度來調節井口回壓，使井底壓力保持穩定；接單根和 起下鉆時，啟動回壓泵來調節和補償井口回壓。