1.课题来源与背景 《深水表层钻井关键技术及装备研究》项目是国家十一五863重大项目，2008年在北京通过论证立项，由国家科技部下达，中海油研究总院牵头，重庆科技学院承担了”泥浆密度动态调节装置的研制“子课题研究工作。 

2.技术原理及性能指标 技术原理：利用压井过程中保持流体在井内环空流动压降与静液压力之和所产生的井底压力等于地层(生产层)压力以实现压井目的。由于利用了流动压降，从而可使在受井口和地层条件限制无法用常规压井作业的井控工作成为可能。其工作原理与固井作业中的自动混浆原理相似，它是根据工作需要，可随时将预先配好的高密度压井液与正常钻进时的低密度钻井液，通过一台可自动控制密度的混浆装置，自动调节到所需密度的钻井液，可直接供泥浆泵向井内连续不断的泵送。在钻进作业期间，只要PWD和ROV监测到井下有地层异常高压，就可以通过认为输入工作指令，该装置立即就可以泵送出所需要的高密度钻井液，不需要循环和等待配制高密度钻井液，真正意义上地实现边作业边加重的动态压井钻井作业。 性能指标：混合器及混合管汇满足泥浆密度可调范围：1.03g/cm3（8.6ppg）～1.92g/cm3（16ppg）；控制装置对泥浆密度控制精度达到±0.02g/cm3之内；混合器最大排量达到5.2m3/min。 

3.技术的创造性与先进性 海洋深水表层钻井过程中，要改变泥浆密度可以通过用高密度的泥浆（重浆）与海水按一定比例混合后得到。现有技术是人工确定海水进口阀的开度和重泥浆进口阀的开度来控制重泥浆与海水的混合比例，从而改变泥浆密度。但随着钻井的进行，井深在增加，井下所需泥浆密度在发生变化，重泥浆与海水的混合比例也要随钻井的进行而变化。现有技术靠人工设定开度和重泥浆与海水的混合比，与井下实际需要存在较大误差，泥浆在井底产生的液柱压力不能够平衡地层压力，容易发生井涌或井漏，从而导致钻井事故等严重问题。针对这些问题，本成果研究成功了深水表层钻井泥浆密度自动控制装置。成果在实施过程中解决了三个关键技术难题，一是多相流体混合器的效率及精度问题，二是泥浆密度实时动态调节控制问题，三是深水表层无隔水管钻井随钻井底压力预测问题；突破了四项关键技术，一是多相流体混合器的设计研制技术，二是泥浆密度动态调节控制的理论和方法与控制系统设计研制技术，三是深水表层钻井随钻井底压力预测与控制技术，四是深水表层动态压井钻井工艺技术及配套装备技术集成。

其主要创新点有： 

（1）通过入口偏心设置，利用海水强剪切和扩散作用，解决了重泥浆、海水及添加剂均匀混合的难题，显著提高了混合器的传质作用，混合精度达到±0.02g/cm3； 

（2）建立了随钻井底压力和泥浆流变参数预测模型，开发了深水表层钻井井底压力预测及控制软件，预测误差小于2%； 

（3）开发了泥浆密度调节装置控制系统，可动态修正重泥浆、海水和添加剂的流量，实现钻井入口泥浆密度和排量的自动控制及环空压力的串级自适应控制。 

4.技术的成熟程度，适用范围和安全性 技术成熟程度：在”南海8号“、”南海9号“和”海洋石油981“深水钻井平台上已正式安装深海钻井泥浆密度动态调节装置，该装置进入工业生产阶段。 适用范围：海洋石油深水钻井、海洋钻井浅层地质灾害井、陆地钻井、页岩气藏敏感性地层压力控制、页岩气藏大型酸化等技术领域。 安全性：在”南海8号“、”南海9号“和”海洋石油981”深水钻井平台安装的深海钻井泥浆密度动态调节装置使用效果良好，安全性高。 

5.应用情况及存在的问题 深海钻井泥浆密度动态调节装置已在中海油海洋石油981、南海8号及南海9号深水钻井平台应用，提高了钻井效率，有效降低了钻井成本，保障了海洋钻井作业的安全，经济效益和社会效益显著。 

存在的问题： 

（1）深海钻井泥浆密度动态调节装置的尺寸较大，有待进一步优化设计，以满足不同类型平台的需求； 

（2）进一步完善表层钻井工艺技术、特别是针对气层井的地层压力控制技术，以解决浅层气的问题，保证钻井作业安全。 

6.历年获奖情况 中海油研究总院科学技术进步奖一等奖1项，授权专利4项，申请受理专利3项，发表论文28篇，软件著作权1项，专著1部。