業界把鉆井作業定義為高壓和低壓鉆井，多年來，工程師們堅定地維護著一種泥漿密度，一種能使流體靜壓力大于被鉆地層的孔隙壓力、但小于壓裂梯度的泥漿密度。今天，通過地面采用的控制壓力的鉆井方法(MPD)來運用壓力，工程師們所做的工作超越了這一鉆井壓力區間的傳統界限。
傳統鉆井
傳統鉆井作業，當進行過平衡鉆進時，在地層A和地層B孔隙壓力(井涌)增加的應對，通過提高泥漿密度，當量循環密度(藍線)隨之增加，這會導致井底壓力接近地層的破裂初始壓力(紫色線);應對措施，必須下入套管保護地層，這會產生額外的下套管深度，縮小后續的井眼直徑(黑色三角形);在深海鉆井中，破裂初始壓力和孔隙壓力之間的壓力區間常常會很窄;在這個例子中，迫使石油公司越來越多的下入6段更小內徑的套管柱，使得井眼太小，以至于不能提供油氣生產的經濟產能。
巖屑墊層
雖然任何井的設計和鉆具組合配置都有可能出現巖屑墊層，巖屑墊層或固體顆粒層(淺棕色)在斜井鉆井中特別普遍，在斜井段，巖屑和坍塌的碎石堆積在井眼的底側，當泥漿泵停止工作時，由于這些巖屑和坍塌碎石的堆積層下滑到環空的下方，將鉆具填充或塞住，導致井底鉆具組合可能會被卡住，人們都知道，就像地層垮塌一樣，這種現象在泥漿泵工作期間也可能會發生。
控制壓力
在鉆進期間，傳統鉆井方法尤其關注控制地層流體不使其流入井眼，這一過平衡(OBD)鉆井方法利用鉆井液建立一個當量循環密度(ECD)，使井底壓力(BHP)大于被鉆地層的孔隙壓力(紫色線)，但小于被鉆地層的破裂初始壓力(紅色線);欠平衡鉆井(UBD)致力于防止鉆井液漏失到地層，這樣可以保持一個小于孔隙壓力、但高于需要維持井眼穩定壓力的當量循環密度，這種方法可以允許地層流體流出地層，阻止鉆井液流進地層;控制壓力鉆井(黃色)主要是通過控制地面壓力，保持一個恒定的井下壓力，阻止地層流體流進井眼，同時，保持井下壓力低于地層破裂初始壓力，從而避免出現鉆井事故;在鉆井作業期間，過平衡和控制壓力鉆井的當量循環密度在某個深度可能會相等。
流體密度和井底壓力
在套管鞋以下，當采用傳統鉆井方法時，為了在孔隙壓力(黑色線)和破裂初始壓力(藍色線)之間保持井底壓力，由泥漿重量產生的井底壓力必須大于地層孔隙壓力，以至于在泥漿泵停止工作時的井底壓力能夠抑制地層壓力(實紅線)，同時，還必須保證井底壓力在泥漿泵工作時小于地層破裂初始壓力(紅虛線);控制壓力鉆井能使石油公司在泥漿泵停止工作時(實綠線)使用一種鉆井液，這種鉆井液產生的流體靜力學壓力小于地層孔隙壓力;當泥漿泵停止工作時，通過增加回壓(短 -虛綠線)而不是增加泥漿密度來提高井底壓力，達到抑制地層壓力的效果;當泥漿泵工作時(長-虛綠線)，減少回壓至某個數值，使其產生的井底壓力高于地層的孔隙壓力，而又低于地層的破裂初始壓力。
自動動態環空壓力控制系統
當泥漿泵停止工作時，為了從鉆進到接單根的轉換過程中保持恒定的井底壓力，動態環空壓力控制系統通過泵入鉆井液進入節流管匯，泵入的鉆井液通過節流自動控制器AC-1進行調整，減少回壓或當泥漿泵恢復鉆進時不運用回壓;動態環空壓力控制系統直接與實時水力學分析裝置連接，持續檢測井涌狀況，通過調整動態環空壓力控制回壓泵和節流自動控制器AC-2和AC-3來穩定和控制井底壓力;一個流量計(橢圓形虛線)與節流管匯的低壓一側相連接，提供流出數據，壓力管理員不斷地監視著流出數據，并與流入數據相對比，實現井涌的實時檢測。
鉆更長的水平段
控制壓力鉆井可以讓司鉆采用較低的鉆井液密度，在鉆頭以上的低壓裸眼井段使用一種較低流體靜壓力的鉆井液，同時，使用一個指定的地面泵，通過對環空加壓，司鉆可以控制所鉆壓力井段的流量，結果能產生一種較低的井底當量循環密度(ECD)，使工程師們可以從套管開窗點打更長的水平井段。
控制壓力鉆井技術特別適合于水平井鉆井作業，同時，能使測量深度的壓裂梯度保持不變，當泵壓增加時，當量循環密度增加，保證良好的井眼凈化，采用控制壓力鉆井技術，司鉆可以采用一個較低的泥漿比重，避免井被壓裂，利用地面掌控的環空回壓，抑制流體大量涌入井眼，當今，這種方法已經成為首選的鉆井技術。
控制壓力鉆井技術有望廢除直線鉆井，已在老油田、高溫高壓及破裂地層環境下得到了應用。該技術正在成為大位移鉆井和鉆穿廢棄地層到達困難油層的首選鉆井方法。
發布信息
