CN104405362B - 欠平衡钻井井底压力自动控制装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油欠平衡钻井技术领域，是一种欠平衡钻井井底压力自动控制装置及其使用方法。欠平衡钻井井底压力自动控制系统包括数据采集单元、逻辑判断控制单元和执行单元，数据采集单元用于采集环空井底压力和井口回压，并将采集到的数据发送至逻辑判断控制单元；逻辑判断控制单元根据判断结果控制回压泵的开关以及节流阀的开度。本发明结构合理而紧凑，使用方便，在各工况转换过程中维持井底压力恒定，安全地钻穿窄密度窗口低层，减少井涌、井漏现象的发生，减少套管层次、井下复杂事故，缩短非生产时间，提高钻井效率，节约钻井作业成本。

Description

欠平衡钻井井底压力自动控制装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及石油欠平衡钻井技术领域，是一种欠平衡钻井井底压力自动控制装置及其使用方法。

背景技术

随着我国石油勘探与开发向深部复杂地层的不断发展，窄密度窗口安全钻井的问题越来越突出，在许多油田已成为影响和制约石油勘探开发进程与钻井施工的技术瓶颈。发展和研究解决窄密度窗口安全钻井技术的新技术、新工艺和新装备是急需解决的问题，其中，在停泵、开泵过程中保持井底压力恒定是核心。

中国专利号ZL 200310103433.1，授权公告日2007年12月5日的专利文献，公开了一种欠平衡钻井井底压力自动控制装置及方法，其通过实时采集钻井作业中的立管压力、套管压力、节流阀开度及泥浆泵泵冲的动态模拟数据，并将所测数据输出给数据处理单元，数据处理单元将包括井身结构、钻具结构、泥浆性能在内的静态数据及上述采集到的数据进行处理，以实测的立压和计算得到的钻具内和钻头压降来计算欠平衡钻井钻进时的井底压力P1，系统设定的井底压力值±设定误差为P2，当P1＜P2时，发出关小节流阀开度的指令，以增加套压值，在等待一个压力传播延迟后，根据变化了的立压和所述动静态数据重新计算井底压力P1，再把计算的井底压力P1与P2进行对比，直到计算出的井底压力在系统设定值±设定误差范围之内；当P1﹥P2时，发出开大节流阀开度的指令，以减少套压值，在等待一个压力传播延迟后，根据变化了的立压和其他数据重新计算井底压力P1，再把计算的井底压力P1与P2进行对比，直到井底压力在设定值±设定误差范围之内。执行单元根据上述数据处理单元给出的控制节流阀开度的指令，输出控制信号给电控节流阀，控制节流阀的开度，以实时将井底压力控制在设定的范围内。

上述井底压力控制系统及方法只适用于正常循环钻进过程中将井底压力控制在设定的范围内，而在停泵、开泵过程中，会使井底产生过大的压力波动，容易引起窄密度窗口井的井下复杂事故。

发明内容

本发明提供了一种欠平衡钻井井底压力自动控制装置及其使用方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有欠平衡钻井井底压力自动控制装置及方法中存在的在停泵、开泵过程中，会使井底产生过大的压力波动、容易引起窄密度窗口井的井下复杂事故的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种欠平衡钻井井底压力自动控制装置，包括数据采集单元、逻辑判断控制单元和执行单元，其中，数据采集单元包括随钻压力传感器和井口回压传感器，随钻压力传感器用于采集欠平衡钻井作业时的环空井底压力,并将采集到的环空井底压力传输给逻辑判断控制单元；井口回压传感器用于采集井口回压，并将采集到的井口回压传输给逻辑判断控制单元，随钻压力传感器的信号输出端与逻辑判断控制单元的第一信号输入端通过导线电连接在一起，井口回压传感器的信号输出端与逻辑判断控制单元的第二信号输入端通过导线电连接在一起；

执行单元包括第一闸板阀、第二闸板阀、第一节流阀、第二节流阀和回压泵，第一闸板阀、回压泵和第一节流阀串联形成第一支路，第一闸板阀与井口连接，回压泵的输出口分别与第一闸板阀和第一节流阀连接；第二闸板阀、第二节流阀串联形成第二支路，第二支路与第一支路并联，第二闸板阀与井口连接，逻辑判断控制单元的第一信号输出端与第一闸板阀的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第二信号输出端与第二闸板阀的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第三信号输出端与第一节流阀的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第四信号输出端与第二节流阀的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第五信号输出端与回压泵的信号输入端通过导线电连接在一起。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述执行单元还包括备用阀组，备用阀组包括第三闸板阀和第三节流阀，逻辑判断控制单元的第六信号输出端与第三闸板阀的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第七信号输出端与第三节流阀的信号输入端通过导线电连接在一起，第三闸板阀和第三节流阀串联形成第三支路，第三支路、第二支路、第一支路并联。

本发明还提供了一种上述欠平衡钻井井底压力自动控制装置的使用方法，包括：

步骤1，根据井身结构、钻具组合、钻井液性能以及邻井的地层孔隙压力、破裂压力、坍塌压力设定井底目标压力值和井口回压目标值；

步骤2，通过随钻压力传感器采集环空井底压力，通过井口回压传感器采集井口回压；

步骤3，启泵：钻井液排量梯度式增加，当井口回压传感器采集到的井口回压大于设定的井口回压目标值时，通过逻辑判断控制单元开大第一节流阀的开度，待钻井泵达到第一预定排量后，通过逻辑判断控制单元开启第二闸板阀，待井口回压平衡后，通过逻辑判断控制单元关闭第一闸板阀，当钻井泵达到第二预定排量时进行正常钻进；

步骤4，钻进：当随钻压力传感器采集到的环空井底压力小于井底目标压力值时，通过逻辑判断控制单元关小第二节流阀的开度或/和开启回压泵进行压力补偿；当随钻压力传感器采集到的环空井底压力大于井底目标压力值时，通过逻辑判断控制单元开大第二节流阀的开度，钻井完成后停泵；

步骤5，停泵：钻井液排量梯度式减小，当井口回压传感器采集到的井口回压小于设定的井口回压目标值时，通过逻辑判断控制单元关小第二节流阀的开度；然后通过逻辑判断控制单元开启第一节流阀，然后通过逻辑判断控制单元开启回压泵进行循环，待第一闸板阀两侧的压力平衡后，通过逻辑判断控制单元开启第一闸板阀，并通过逻辑判断控制单元逐步关闭第二节流阀，最后通过逻辑判断控制单元关闭第二闸板阀，完成停泵。

本发明还提供了另外一种上述欠平衡钻井井底压力自动控制装置的使用方法，包括：

步骤1，根据井身结构、钻具组合、钻井液性能以及邻井的地层孔隙压力、破裂压力、坍塌压力设定井底目标压力值和井口回压目标值；

步骤2，通过随钻压力传感器采集环空井底压力，通过井口回压传感器采集井口回压；

步骤3，当第二节流阀出现故障时，通过逻辑判断控制单元关闭第二闸板阀，并启用备用阀组；

启泵：钻井液排量梯度式增加，当井口回压传感器采集到的井口回压大于设定的井口回压目标值时，通过逻辑判断控制单元开大第一节流阀的开度，待钻井泵达到第一预定排量后，通过逻辑判断控制单元开启第三闸板阀，待井口回压平衡后，通过逻辑判断控制单元关闭第一闸板阀，当钻井泵达到第二预定排量时进行正常钻进；

步骤4，钻进：当随钻压力传感器采集到的环空井底压力小于井底目标压力值时，通过逻辑判断控制单元关小第三节流阀的开度或/和开启回压泵进行压力补偿；当随钻压力传感器采集到的环空井底压力大于井底目标压力值时，通过逻辑判断控制单元开大第三节流阀的开度，钻井完成后停泵；

步骤5，停泵：钻井液排量梯度式减小，当井口回压传感器采集到的井口回压小于设定的井口回压目标值时，通过逻辑判断控制单元关小第三节流阀的开度；然后通过逻辑判断控制单元开启第一节流阀，然后通过逻辑判断控制单元开启回压泵进行循环，待第一闸板阀两侧的压力平衡后，通过逻辑判断控制单元开启第一闸板阀，并通过逻辑判断控制单元逐步关闭第三节流阀，最后通过逻辑判断控制单元关闭第三闸板阀，完成停泵。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，在各工况转换过程中维持井底压力恒定，安全地钻穿窄密度窗口低层，减少井涌、井漏现象的发生，从而能够钻穿更深的裸眼段，减少套管层次；减少井下复杂事故，减小非生产时间，提高钻井效率；因缩短了钻井周期、减少套管层次、解决了钻井液漏失等问题，能够极大地节约钻井作业成本。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的设备布置示意图。

附图2为本发明最佳实施例的控制原理示意图。

附图中的编码分别为：1为随钻压力传感器，2为第一闸板阀，3为回压泵，4为第一节流阀，5为钻杆，6为套管，7为第二节流阀，8为井口回压传感器，9为第二闸板阀，10为备用阀组，11为第三闸板阀，12为第三节流阀。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2所示，该欠平衡钻井井底压力自动控制装置包括数据采集单元、逻辑判断控制单元和执行单元，其中，数据采集单元包括随钻压力传感器1和井口回压传感器8，随钻压力传感器1用于采集欠平衡钻井作业时的环空井底压力,并将采集到的环空井底压力传输给逻辑判断控制单元；井口回压传感器8用于采集井口回压，并将采集到的井口回压传输给逻辑判断控制单元，随钻压力传感器1的信号输出端与逻辑判断控制单元的第一信号输入端通过导线电连接在一起，井口回压传感器8的信号输出端与逻辑判断控制单元的第二信号输入端通过导线电连接在一起；执行单元包括第一闸板阀2、第二闸板阀9、第一节流阀4、第二节流阀7和回压泵3，第一闸板阀2、回压泵3和第一节流阀4串联形成第一支路，第一闸板阀2与井口连接，回压泵3的输出口分别与第一闸板阀2和第一节流阀4连接；第二闸板阀9、第二节流阀7串联形成第二支路，第二支路与第一支路并联，第二闸板阀9与井口连接，逻辑判断控制单元的第一信号输出端与第一闸板阀2的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第二信号输出端与第二闸板阀9的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第三信号输出端与第一节流阀4的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第四信号输出端与第二节流阀7的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第五信号输出端与回压泵3的信号输入端通过导线电连接在一起。

在正常钻进的过程中，随钻压力传感器1采集环空井底压力，并将采集到的环空井底压力传输给逻辑判断控制单元，逻辑判断控制单元将接收到的环空井底压力与预先设定的井底目标压力值进行比较，当采集到的环空井底压力大于设定的井底目标压力值1MPa时，则将第二节流阀7的开度调大，当采集到的环空井底压力小于设定的井底目标压力值1MPa时，则将第二节流阀7的开度关小，以维持井底压力恒定；钻井泵停泵的过程中，通过第一节流阀4、第二节流阀7和回压泵3的配合，也可以维持井底压力恒定。这样，就使得在各种工况下，本发明提供的控制系统均能够维持井底压力恒定，安全地钻穿窄密度窗口地层，减少井涌、井漏现象，从而能够钻穿更深的裸眼段，减少套管层次，减小井下复杂事故的发生，提高生产效率，节约生产成本。

可根据实际需要，对上述欠平衡钻井井底压力自动控制装置作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，上述执行单元还包括备用阀组10，备用阀组10包括第三闸板阀11和第三节流阀12，逻辑判断控制单元的第六信号输出端与第三闸板阀11的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第七信号输出端与第三节流阀12的信号输入端通过导线电连接在一起，第三闸板阀11和第三节流阀12串联形成第三支路，第三支路、第二支路、第一支路并联。这样，当第二节流阀7发生故障时，逻辑判断控制单元就将第二闸板阀9关闭，启用备用阀组10，同时对第二节流阀7进行维修或更换，保证了控制系统的正常运行，避免停钻检修，保证生产的连续性，减少第二节流阀7故障时带来的损失。

另外，本发明还提供了一种上述欠平衡钻井井底压力自动控制装置的使用方法，包括：

步骤1，根据井身结构、钻具组合、钻井液性能以及邻井的地层孔隙压力、破裂压力、坍塌压力设定井底目标压力值和井口回压目标值；

步骤2，通过随钻压力传感器1采集环空井底压力，通过井口回压传感器8采集井口回压；

步骤3，启泵：钻井液排量梯度式增加，当井口回压传感器8采集到的井口回压大于井口回压目标值1MPa时，通过逻辑判断控制单元开大第一节流阀4的开度，待钻井泵达到第一预定排量后，通过逻辑判断控制单元开启第二闸板阀9，待井口回压平衡后，通过逻辑判断控制单元关闭第一闸板阀2，当钻井泵达到第二预定排量时进行正常钻进；

步骤4，钻进：当随钻压力传感器1采集到的环空井底压力小于井底目标压力值1MPa时，通过逻辑判断控制单元关小第二节流阀7的开度或/和开启回压泵3进行压力补偿；当随钻压力传感器1采集到的环空井底压力大于井底目标压力值1MPa时，通过逻辑判断控制单元开大第二节流阀7的开度，钻井完成后停泵；

步骤5，停泵：钻井液排量梯度式减小，当井口回压传感器8采集到的井口回压小于井口回压目标值1MPa时，通过逻辑判断控制单元关小第二节流阀7的开度；然后通过逻辑判断控制单元开启第一节流阀4，然后通过逻辑判断控制单元开启回压泵3进行循环，待第一闸板阀2两侧的压力平衡后，通过逻辑判断控制单元开启第一闸板阀2，并通过逻辑判断控制单元逐步关闭第二节流阀7，最后通过逻辑判断控制单元关闭第二闸板阀9，完成停泵。

本发明还提供了另外一种上述欠平衡钻井井底压力自动控制装置的使用方法，包括：

步骤1，根据井身结构、钻具组合、钻井液性能以及邻井的地层孔隙压力、破裂压力、坍塌压力设定井底目标压力值和井口回压目标值；

步骤2，通过随钻压力传感器1采集环空井底压力，通过井口回压传感器8采集井口回压；

步骤3，当第二节流阀7出现故障时，通过逻辑判断控制单元关闭第二闸板阀9，并启用备用阀组10；

启泵：钻井液排量梯度式增加，当井口回压传感器8采集到的井口回压大于设定的井口回压目标值1MPa时，通过逻辑判断控制单元开大第一节流阀4的开度，待钻井泵达到第一预定排量后，通过逻辑判断控制单元开启第三闸板阀11，待井口回压平衡后，通过逻辑判断控制单元关闭第一闸板阀2，当钻井泵达到第二预定排量时进行正常钻进；

步骤4，钻进：当随钻压力传感器1采集到的环空井底压力小于井底目标压力值1MPa时，通过逻辑判断控制单元关小第三节流阀12的开度或/和开启回压泵3进行压力补偿；当随钻压力传感器1采集到的环空井底压力大于井底目标压力值1MPa时，通过逻辑判断控制单元开大第三节流阀12的开度，钻井完成后停泵；

步骤5，停泵：钻井液排量梯度式减小，当井口回压传感器8采集到的井口回压小于设定的井口回压目标值1MPa时，通过逻辑判断控制单元关小第三节流阀12的开度；然后通过逻辑判断控制单元开启第一节流阀4，然后通过逻辑判断控制单元开启回压泵3进行循环，待第一闸板阀2两侧的压力平衡后，通过逻辑判断控制单元开启第一闸板阀2，并通过逻辑判断控制单元逐步关闭第三节流阀12，最后通过逻辑判断控制单元关闭第三闸板阀11，完成停泵。

如附图2所示，设计单元根据井身结构、钻具组合、钻井液性能以及邻井的地层孔隙压力、破裂压力、坍塌压力设定井底目标压力值和井口回压目标值，并将设定的数据传输给逻辑判断控制单元；数据采集单元通过随钻压力传感器1采集环空井底压力，通过井口回压传感器8采集井口回压，并将采集到的环空井底压力和井口回压传输给逻辑判断控制单元；逻辑判断控制单元将采集到的数据与设定值进行比较，当采集到的环空井底压力与设定的井底目标压力值之差不在设计范围内时，向执行单元发送电控指令，当采集到的井口回压与设定的井口回压目标值之差不在设计范围内时，向控制直行单元发送电控指令，进而控制自动节流管汇（包括第一节流阀4、第二节流阀7、第三节流阀12、第一闸板阀2、第二闸板阀9和第三闸板阀11）和回压泵3，维持钻井循环系统的井底压力恒定，保证钻井作业安全。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本发明的使用过程：

在正常钻进的过程中，第一闸板阀2关闭，第二闸板阀9打开，第一支路关闭，第二支路与套管6的上部连通，随钻压力传感器1伸入钻杆5内部，并安装在钻具上。当随钻压力传感器1采集到的实际环空井底压力小于井底目标压力值1MPa时，通过逻辑判断控制单元关小第二节流阀7的开度，以维持井底压力恒定，或/和，通过逻辑判断控制单元开启回压泵3，进行压力补偿，这时第一闸板阀2打开。当随钻压力传感器1采集到的实际环空井底压力大于井底目标压力值1MPa时，通过逻辑判断控制单元开大第二节流阀7的开度，以维持井底压力恒定。

在钻井泵停泵的过程中，钻井液排量梯度式减小，当井口回压传感器8采集到的井口回压小于设定的井口回压目标值1MPa时，通过逻辑判断控制单元关小第二节流阀7的开度，由第二节流阀7控制回压；然后通过逻辑判断控制单元开启第一节流阀4，并通过逻辑判断控制单元开启回压泵3，进行循环，当第一闸板阀2两侧的压力平衡时，通过逻辑判断控制单元打开第一闸板阀2，第二节流阀7、第一节流阀4共同控制回压，然后通过逻辑判断控制单元逐步关闭第二节流阀7，过渡到由第一节流阀4控制回压，最后通过逻辑判断控制单元关闭第二闸板阀9。这样，可以在停泵过程中，维持井底压力恒定。

在钻井泵开泵的过程中，钻井液排量梯度式增加，当井口回压传感器8采集到的井口回压大于设定的井口回压目标值1MPa时，通过逻辑判断控制单元开大第一节流阀4的开度，由第一节流阀4控制回压。当钻井泵达到第一预定排量后，打开第二闸板阀9，由第二节流阀7、第一节流阀4同时控制回压，待第一闸板阀2两侧的压力平衡后，关闭第一闸板阀2，由第二节流阀7控制回压，直至钻井泵达到第二预定排量。这样，可以在开泵的过程中，维持井底压力恒定。

当第二节流阀7出现故障时，可关闭B闸板阀9，采用备用阀组10进行节流控制。同时，对第二节流阀7井进行维修。若自动控制系统出现故障时，可转为手动节流控制。

Claims (2)

1.一种欠平衡钻井井底压力自动控制装置的使用方法，该欠平衡钻井井底压力自动控制装置包括数据采集单元、逻辑判断控制单元和执行单元，其中，数据采集单元包括随钻压力传感器和井口回压传感器，随钻压力传感器用于采集欠平衡钻井作业时的环空井底压力,并将采集到的环空井底压力传输给逻辑判断控制单元；井口回压传感器用于采集井口回压，并将采集到的井口回压传输给逻辑判断控制单元，随钻压力传感器的信号输出端与逻辑判断控制单元的第一信号输入端通过导线电连接在一起，井口回压传感器的信号输出端与逻辑判断控制单元的第二信号输入端通过导线电连接在一起；

执行单元包括第一闸板阀、第二闸板阀、第一节流阀、第二节流阀和回压泵，第一闸板阀、回压泵和第一节流阀串联形成第一支路，第一闸板阀与井口连接，回压泵的输出口分别与第一闸板阀和第一节流阀连接；第二闸板阀、第二节流阀串联形成第二支路，第二支路与第一支路并联，第二闸板阀与井口连接，逻辑判断控制单元的第一信号输出端与第一闸板阀的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第二信号输出端与第二闸板阀的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第三信号输出端与第一节流阀的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第四信号输出端与第二节流阀的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第五信号输出端与回压泵的信号输入端通过导线电连接在一起；

其特征在于包括：

步骤1，根据井身结构、钻具组合、钻井液性能以及邻井的地层孔隙压力、破裂压力、坍塌压力设定井底目标压力值和井口回压目标值；

步骤2，通过随钻压力传感器采集环空井底压力，通过井口回压传感器采集井口回压；

步骤3，启泵：钻井液排量梯度式增加，当井口回压传感器采集到的井口回压大于设定的井口回压目标值时，通过逻辑判断控制单元开大第一节流阀的开度，待钻井泵达到第一预定排量后，通过逻辑判断控制单元开启第二闸板阀，待井口回压平衡后，通过逻辑判断控制单元关闭第一闸板阀，当钻井泵达到第二预定排量时进行正常钻进；

步骤4，钻进：当随钻压力传感器采集到的环空井底压力小于井底目标压力值时，通过逻辑判断控制单元关小第二节流阀的开度或/和开启回压泵进行压力补偿；当随钻压力传感器采集到的环空井底压力大于井底目标压力值时，通过逻辑判断控制单元开大第二节流阀的开度，钻井完成后停泵；

步骤5，停泵：钻井液排量梯度式减小，当井口回压传感器采集到的井口回压小于设定的井口回压目标值时，通过逻辑判断控制单元关小第二节流阀的开度；然后通过逻辑判断控制单元开启第一节流阀，然后通过逻辑判断控制单元开启回压泵进行循环，待第一闸板阀两侧的压力平衡后，通过逻辑判断控制单元开启第一闸板阀，并通过逻辑判断控制单元逐步关闭第二节流阀，最后通过逻辑判断控制单元关闭第二闸板阀，完成停泵。

2.一种欠平衡钻井井底压力自动控制装置的使用方法，该欠平衡钻井井底压力自动控制装置包括数据采集单元、逻辑判断控制单元和执行单元，其中，数据采集单元包括随钻压力传感器和井口回压传感器，随钻压力传感器用于采集欠平衡钻井作业时的环空井底压力,并将采集到的环空井底压力传输给逻辑判断控制单元；井口回压传感器用于采集井口回压，并将采集到的井口回压传输给逻辑判断控制单元，随钻压力传感器的信号输出端与逻辑判断控制单元的第一信号输入端通过导线电连接在一起，井口回压传感器的信号输出端与逻辑判断控制单元的第二信号输入端通过导线电连接在一起；

执行单元包括第一闸板阀、第二闸板阀、第一节流阀、第二节流阀和回压泵，第一闸板阀、回压泵和第一节流阀串联形成第一支路，第一闸板阀与井口连接，回压泵的输出口分别与第一闸板阀和第一节流阀连接；第二闸板阀、第二节流阀串联形成第二支路，第二支路与第一支路并联，第二闸板阀与井口连接，逻辑判断控制单元的第一信号输出端与第一闸板阀的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第二信号输出端与第二闸板阀的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第三信号输出端与第一节流阀的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第四信号输出端与第二节流阀的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第五信号输出端与回压泵的信号输入端通过导线电连接在一起；

执行单元还包括备用阀组，备用阀组包括第三闸板阀和第三节流阀，逻辑判断控制单元的第六信号输出端与第三闸板阀的信号输入端通过导线电连接在一起，逻辑判断控制单元的第七信号输出端与第三节流阀的信号输入端通过导线电连接在一起，第三闸板阀和第三节流阀串联形成第三支路，第三支路、第二支路、第一支路并联；

其特征在于包括：

步骤1，根据井身结构、钻具组合、钻井液性能以及邻井的地层孔隙压力、破裂压力、坍塌压力设定井底目标压力值和井口回压目标值；

步骤2，通过随钻压力传感器采集环空井底压力，通过井口回压传感器采集井口回压；

步骤3，当第二节流阀出现故障时，通过逻辑判断控制单元关闭第二闸板阀，并启用备用阀组；

启泵：钻井液排量梯度式增加，当井口回压传感器采集到的井口回压大于设定的井口回压目标值时，通过逻辑判断控制单元开大第一节流阀的开度，待钻井泵达到第一预定排量后，通过逻辑判断控制单元开启第三闸板阀，待井口回压平衡后，通过逻辑判断控制单元关闭第一闸板阀，当钻井泵达到第二预定排量时进行正常钻进；

步骤4，钻进：当随钻压力传感器采集到的环空井底压力小于井底目标压力值时，通过逻辑判断控制单元关小第三节流阀的开度或/和开启回压泵进行压力补偿；当随钻压力传感器采集到的环空井底压力大于井底目标压力值时，通过逻辑判断控制单元开大第三节流阀的开度，钻井完成后停泵；

步骤5，停泵：钻井液排量梯度式减小，当井口回压传感器采集到的井口回压小于设定的井口回压目标值时，通过逻辑判断控制单元关小第三节流阀的开度；然后通过逻辑判断控制单元开启第一节流阀，然后通过逻辑判断控制单元开启回压泵进行循环，待第一闸板阀两侧的压力平衡后，通过逻辑判断控制单元开启第一闸板阀，并通过逻辑判断控制单元逐步关闭第三节流阀，最后通过逻辑判断控制单元关闭第三闸板阀，完成停泵。