MPD作业中的自动化并非新鲜事，作业公司与服务公司多年来一直利用技术和软件来实现MPD系统各种组件的自动化。不过，最近Opla能源公司表示，它正在通过其控压设备（PMD）将全自动MPD系统变为现实，该系统可在没有人为干预的情况下自主运行。

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PMD装置安装于防喷器上方，旨在取代陆地与海上钻机中的常规MPD系统。它连接至钻机的控制系统，并利用独有的机器学习模型处理钻机数据，如流速、泥浆比重、压力和流变性。当用户输入所需的井下压力后，该装置自动调整节流阀位置，该位置连接有基于专有机器学习算法的非线性闭环控制器，以考虑管柱运动与流速变化引起的压力变化。

训练部署于设备中的机器学习模型，还可预测未来潜在的压力变化，有助于在整个钻井期间保持一致的井下压力。

Opla能源公司总裁Elvin Mammadov说：“当你查看常规MPD系统时，为了更新压力剖面所需的水力学模型，通常需要有人将测量结果、BHA、泥浆特性等反馈到现场系统中。我们已经取消了这一环节。这个设备实际上是一个双向数据流。它可以实时查看来自油井的井下和井口数据，我们可以根据需要，控制与更改参数设置。”

Opla公司于2019年开始研发PMD，于2021年9月在Midland盆地Wolfcamp D页岩区块对其母公司Citadel钻井公司的陆上钻机进行了现场试验。Citadel公司首席执行官Dan Hoffarth表示，在测试期间，钻井承包商能够在短短八天内使用PMD钻完一口井，而使用传统MPD系统完成同区块的其他油气井平均需要16天。

该装置还可在装配期间缩短非生产时间。他补充说，使用PMD的钻机的平均装配时间约为2.5小时。相比之下，使用Opla公司常规MPD组件的钻机的平均装配时间为8至10小时。这是因为PMD设计使用比常规MPD系统少得多的管道，因此PMD可以安装于更小的占地面积内，据该公司介绍，PMD大约只有一张咖啡桌大小。

Hoffarth说：“作为钻井承包商，我们历史上从未对NPT开展如此多的审查，因此我们确实需要一套系统，能够将其运输至某个位置并以简单的方式进行装配。无论从作业角度还是从节省时间的角度来看，得益于没有装配所有管道，我们消除了许多风险。”

该装置于2022年9月投入商业运行后，加拿大某家作业公司于12月在俄克拉荷马州Anadarko盆地的一口井中，使用该装置完成了首次完全远程、自动化的MPD起下钻作业。Opla公司表示，凭借机器学习算法的效率与速度，PMD替代了通常在现场工作的MPD人员，为本次作业节省了大量时间。

Opla公司称，Anadarko盆地的作业缩短了接立柱时间，与使用常规MPD系统的钻机相比，使用PMD的钻机将每次接扣时间缩短了约三分钟。这总共节省了约5.5至6小时的建井时间。根据Opla公司的说法，作业公司还显著改进了胶芯组件的更换作业，与使用常规MPD系统的油井相比，每次更换胶芯组件所需时间从约30分钟缩短至仅5分钟。

Opla能源公司直接与作业公司签署PMD合同，它与钻井承包商合作，将设备安装在钻机上。该装置目前安装在Permian，Eagle Ford，Anadarko，Haynesville以及加拿大的Montney页岩区块的12台陆地钻机上，其中包括Citadel公司拥有的1台钻机。

对于未来，Mammadov表示，Opla公司正围绕机器学习算法寻求潜在的提升空间，例如ROP优化。他说：“我们正在探索非生产时间的产生原因，并研究如何有助于更快地钻井。这可能意味着通过向现场发送通知或其他方式来提供建议。”

此外，PMD既适用于陆地与浅水钻井作业，同时也可改造用于深水作业，因为该装置的胶芯组件设计用来取代上张力环旋转控制装置（RCD）。在防喷器与RCD安装于水下的那些应用中，可以拆卸胶芯组件并替换为四通阀组，进而使该阀组能够与下张力环RCD结合使用。