鉆井承包商與OFS供應商之間的合作關系將MPD系統（由鉆井承包商完全擁有和運營）提升到具有獨特集成功能的下一個級別。

國家油井Varco的Leonardo Correa；羅伯特·范·奎倫堡，來寶公司管理壓力鉆井（MPD）已成為在具有窄壓力窗口的地層中鉆井的一種廣泛接受的方法。盡管MPD是某些井的唯一鉆井選擇，但其他井也受益于MPD帶來的提高的成功率，減少的非生產時間（NPT）和改進的障礙管理。

MPD操作通常需要旋轉控制設備（RCD或ACD），節流閥和計量橇。其他設備可能包括緩沖歧管，背壓泵和分流歧管。一旦確定某井為MPD候選井，當前的做法是租賃設備（通常是從多個供應商處租借），安排服務人員并制定流程以滿足該井的鉆井目標。由于設備通常來自不同供應商，具有不同的要求和操作流程，因此，在每口井上成功實施MPD通常需要大量的精力來計劃，培訓和動員設備和人員。

這些要求帶來了額外的安裝挑戰，通常需要對鉆機進行重大更改。設備和控制系統對于每個MPD供應商而言都是唯一的，并且供應商可能會因工作而異。但是，每次將不同的設備配置帶入船上時，都會生成一套獨特的程序和過程來進行作業，導致鉆機人員無法從最佳實踐和經驗教訓中受益。由于MPD特定活動主要由合同人員執行，因此通過將MPD角色分配給現有合格的鉆機人員來改善成本結構受到限制。

面對這些挑戰，當前實施MPD服務的做法既耗時又昂貴，特別是在深水鉆井中。同時，MPD的總體責任越來越從操作員轉移到鉆井承包商。結果，越來越多的承包商正在研究通過將MPD服務作為永久性安裝在其鉆機車隊上的機會來降低成本。通過將部分或全部MPD系統集成到鉆機的自動化基礎架構（包括硬件，過程，程序和培訓）中，承包商可以實現大幅降低成本，提高鉆井效率并提高安全性能。

集成解決方案

隨著越來越多的海上合同要求鉆井平臺和船只必須“完整”完成MPD，來寶公司（Noble Corporation）開始了一個項目，為其鉆機車隊開發下一代完全集成的MPD控制系統。海上鉆井承包商選擇NOV來合作開發該系統，該系統將包括一整套無縫，可擴展和適合用途的MPD解決方案，這些解決方案將真正集成到鉆機的自動化鉆井控制網絡中。

完全集成MPD控件。非集成控制系統將迫使該人成為機器控制功能（用于泥漿泵，絞車和頂部驅動裝置）和過程控制功能（用于節流閥和緩沖歧管以及背壓泵）之間的紐帶，從而增加了司鉆的工作量）。司鉆還必須經常與第三方MPD提供商的MPD專家進行簽到，這將延遲決策，降低生產率并帶來更高的操作員錯誤風險。

因此，該控制系統旨在與鉆機供應商的鉆井控制網絡提供真正的集成。兩家公司致力于將MPD設備和控制系統都集成到一個完全自動化的產品中，該產品可以無縫地集成到鉆機的控制系統中。作為經驗豐富的OEM，NOV憑借在將專用MPD鉆機控制系統設計到現有的網絡基礎設施中并確保無縫集成方面的豐富知識。

集成的MPD系統的操作得到了進一步的優化，它具有一個綜合的瞬變模型，該模型將鉆井過程中的機械和液壓效應耦合在一起，并考慮了不同鉆井液的可壓縮性，密度和慣性以及溫度和鉆屑載荷的影響。該模型還包括一個內置的早期突跳和損失檢測模塊，該模塊分析流量和預期流出量，并考慮管道運動，泵速，泥漿可壓縮性和其他影響，以準確識別突跳或損失事件。

由MPD控制系統建模并主動管理由于流速變化，多流體操作和鉆柱運動（浪涌和拖把）引起的井下壓力變化。校準模型以匹配操作期間的井下測量。全面模型的能力是行業獨有的，因為它能夠從許多不同的角度和應用程序分析井和鉆機設備的動力學。NOV已在各種現場機會中證明了該模型。它是多種產品系列的一部分，包括SoftSpeed II粘滯/滑差緩解器，帶有有線鉆桿和MPD的優化應用程序。

系統優勢

完全集成的MPD系統已經在現場進行了開發，試用和實施，在該領域中，它很快被證明是適用于司鉆程序的強大，堅固且靈活的系統。通過將所有的扼流圈，泥漿泵，頂部驅動器和其他設備完全連接并協同工作，可以在完全控制井下壓力并大大提高速度和效率的情況下進行鉆井作業。

集成控制系統還使司鉆不再執行常規的機器控制功能和重復的順序任務。現在，實現其中許多功能的自動化可以將司鉆提升到流程管理器的位置，而不是手動控制許多任務。

通過單個集成的鉆探屏幕，司鉆現在可以以更高的效率和響應時間來執行MPD和鉆探操作，如下圖。

新系統的訓練模擬表明，司鉆的反應時間縮短了33％至80％與以前的非集成式雙屏控制方案相比，MPD條件下的事件和更改有所改善。

鉆進行的完全集成的MPD作業有助于解決組織間的一些因素，最近的一項研究發現這些因素是造成挪威大陸架海上事故的原因。其中包括：來自不同公司的人員之間的角色模糊；跨接口的能力崩潰；組織之間的質量控制不足；以及公司之間的溝通差距。

集成MPD系統實現的性能改進表明，如果集成控制系統將最相關的MPD詳細信息直接放在他們的屏幕上，則司鉆可以承擔額外的MPD監控職責，而無需與OEM的MPD專家進行溝通。完全集成的系統還可以幫助鉆井人員滿足行業需求，以最大程度地減少自升式鉆井平臺或深水鉆井平臺上的人員數量。雖然非集成式MPD操作可能需要七到八名專用MPD第三方人員進行操作，但完全集成的系統有助于將鉆井承包商所雇用的人員數量減少到只有二到三人，如圖2所示。
傳統的MPD服務需要在鉆機上再增加5至10個人，包括第三方和鉆機MPD人員。但是，在利用NOV的自動控制實施完全集成的MPD系統之后，來寶將總人數增加到只有三人，包括他們自己的員工。這是顯著的成本節省，使承包商更接近僅擁有兩個專用MPD技術的目標。

通過使用自己的人員完全操作MPD系統（船上沒有任何第三方），鉆井承包商正在創建自己的領域知識和操作流程，他們可以將其傳播到其他鉆機上的其余MPD操作中。此外，當MPD脫機時，司鉆自己的MPD代表可以輕松地重新分配到鉆機上的其他操作。由于早日采用了這種真正集成的MPD產品，因此來寶（Noble）是海上鉆井行業中第一個優化鉆井平臺MPD人員數量的鉆井承包商。

在海上證明其潛力。經過不到兩年的密切合作和共同開發，鉆井承包商將完全集成的MPD系統安裝到了其Noble Globetrotter II鉆井船的鉆機控制裝置中，該鉆井船的深水鉆機額定水深為10,000英尺，鉆探深度為40,000英尺。得益于鉆機的集成和先進的自動化設計，由來寶（Noble）完全擁有和運營的Globetrotter II MPD系統是業內第一個真正的集成系統。在業界首創的情況下，Globetrotter II的鉆機組負責整個操作，沒有NOV人員或鉆探船上的第三方。迄今為止，鉆井承包商已使用Noble Globetrotter II鉆了5口MPD井系統—保加利亞近海一個，墨西哥灣四個（GOM）。所有這些都是深水鉆井應用。

為了證明油井所有者對MPD團隊的信任，在將集成系統安裝到鉆井船上之后，來寶直接在MPD鉆了保加利亞的第一口井。這是一口井，MPD對于鉆至總深度（TD）至關重要。由于地質問題，包括狹窄的鉆窗和地層中的許多未知物，該油田的早期井無法完全完工至TD。盡管面臨這些挑戰，但第一口MPD井的鉆探卻比計劃的要深，并且被認為是完全成功的。MPD系統還始終如一地證明了在GOM井中鉆井效率和性能的提高，包括許多新的MPD操作，例如加壓固井操作。

與任何新計劃一樣，在現場使用集成MPD系統存在一些無法預見的挑戰。例如，鉆機人員必須習慣使用現有系統后的新角色和新職責。此外，鉆機平臺上的所有各方都必須精通系統的設備響應和自動化過程，這需要時間并隨著鉆探更多的井而得到改善。通過在多個鉆機上使用相同的集成MPD系統，來寶能夠減少培訓需求并利用整個車隊獲得的經驗。

成功建設

在Globetrotter II上完全集成的MPD系統的早期成功使兩家公司都有信心與其他鉆井船以及北海其他地區一起繼續該計劃。NOV和Noble現在正在努力在2021年夏天為北海一家主要作業者的三口鉆井計劃之前，將自帶MPD系統添加到自升式鉆機Noble Lloyd Noble上。鉆機的現有網絡基礎設施將與NOV的過程自動化平臺（NOVOS）無縫協作，從而創造更多的改進機會。

該系統的高級集成，以及讓鉆井承包商自行完全執行MPD作業的能力，是傳統上MPD執行方式的一步變化。當北海及其他地區的其他主要運營商都聽到了集成式MPD產品的實實在在的好處時，NOV隨時準備在全球范圍內以及從深水到陸上以及介于兩者之間的任何鉆井應用中，幫助優化MPD運營。