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随着我国石油勘探与开发向深部复杂地区的不断发展,窄密度窗口钻井过程中遇到的漏、涌、喷、塌、卡等安全钻井的问题日益突出,在许多油田已成为影响和制约石油勘探开发进程的技术瓶颈。针对窄密度窗口安全钻井难题,国外于21世纪初在欠平衡钻井和气体钻井的基础上发展了控压钻井技术(MPD),目前已经发展到了精细控压钻井阶段,可以有效解决窄密度窗口钻井难题,减少井下复杂情况,减少非生产作业时间,提高钻井效率和安全性。国内对精细控压钻井技术的研究起步较晚,目前尚处于技术引进、应用研究与集成创新阶段。本文在广泛调研国内外精细控压钻井技术研究现状的基础上,结合精细控压钻井压力控制原理、施工工艺和配套装备,对其地面节流压力控制方法及其实现方式进行了系统的研究,取得了以下研究成果：(1)通过对精细控压钻井井底压力控制原理的研究,分析出井口回压为最易实时有效控制井底压力的控制参数；同时对回压产生方法进行了分析,为压力控制系统方案的设计提供了理论依据。(2)根据确定出的控制参数,研究了精细控压钻井井底压力控制系统的装备构成及工作流程,完成了控制系统整体方案设计与装备集成配置,给出了正常钻进、起下钻与接单根等关键工艺流程的实现方法与设备控制流程。(3)分析了精细控压钻井井口节流回压控制系统的组成,建立了控制系统的数学模型,分析了模型特性与校正需求；针对该时变模型的自适应控制需求,将模糊控制同常规PID控制相结合,提出了能够满足精细控压要求的节流压力模糊自整定PID参数控制算法,并完成了算法设计(4)在MATLAB/Simulink环境下,根据PID控制和模糊-PID控制原理,建立了回压控制系统的仿真模型,对控制系统进行了仿真研究与对比分析,确定出了满足精细控压钻井压力控制系统性能要求的控制算法相关参数,并建立了模糊-PID控制查询表。(5)基于Siemens公司的S7-300PLC软硬件平台,设计出了地面节流压力自动控制器,完成了硬件结构设计、控制程序编写与人机界面开发,构成了一个节流回压分布式控制系统,并完成了控制器性能实验室仿真测试。本文形成的精细控压钻井系统整体方案与自主设计的节流压力自动控制系统,能够实现井口回压的实时精细控制,且自适应能力强,系统操作简便,易于现场技术人员的操作和控制；对我国精细控压钻井压力控制精细化和装备配置国产化具有重要的指导意义与实用价值。