降低水平井摩阻的措施分析

黃權(quán)

摘 要：本文主要通過(guò)影響水平井摩阻的各種因素進(jìn)行分析，提出了鉆井參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方式，對(duì)鉆井的井眼軌跡參數(shù)的合理設(shè)計(jì)，鉆具組合的優(yōu)化選擇以及對(duì)鉆井液性能的配合等幾種方式來(lái)的降低水平井的摩阻，希望能對(duì)水平井鉆井的現(xiàn)場(chǎng)施工的起到一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：水平井;摩阻;降摩方法

引言

隨著現(xiàn)代鉆井工程的不斷發(fā)展，定向井以及水平井鉆井技術(shù)的也取得了較快的發(fā)展，尤其是近幾年來(lái)，大位移、長(zhǎng)水平段水平井的鉆井施工越來(lái)越頻繁，但是在水平井的施工過(guò)程中因?yàn)槟ψ璧脑蚴沟盟骄@井的施工效率以及鉆井施工的質(zhì)量受到了嚴(yán)重影響，水平井的摩阻問(wèn)題也引起了鉆井工程技術(shù)人員的高度關(guān)注。通過(guò)對(duì)水平井的施工過(guò)程中產(chǎn)生摩阻原因，并根據(jù)實(shí)際情況來(lái)合理的采取措施來(lái)降低鉆井施工的摩阻，從而使水平井鉆井施工能夠安全進(jìn)行，并有效提升鉆井施工的質(zhì)量。

1 影響水平井摩阻的因素分析

1.1 鉆井參數(shù)對(duì)摩阻的影響

在鉆井施工過(guò)程中鉆壓以及轉(zhuǎn)速是非常重要的一種施工參數(shù)，鉆壓和轉(zhuǎn)速對(duì)水平井施工中的摩阻的大小有很大的影響。在進(jìn)行水平井鉆井施工的時(shí)候，鉆壓與摩阻之間呈現(xiàn)兩者之間是正比關(guān)系，因此，在水平井鉆井施工過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到鉆壓越大鉆井速度越慢現(xiàn)象。這主要是因?yàn)槿绻阢@井施工過(guò)程中施加的鉆壓過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致鉆柱出現(xiàn)嚴(yán)重的變形，這樣鉆柱與井壁之間的接觸點(diǎn)增加，導(dǎo)致摩阻增加。轉(zhuǎn)速對(duì)水平井施工摩阻的影響相對(duì)較小一些，但是，轉(zhuǎn)速對(duì)水平井鉆井摩阻的影響也不能忽視，這主要是因?yàn)槿绻D(zhuǎn)速過(guò)低就會(huì)導(dǎo)致鉆頭與井壁的接觸時(shí)間增加，由此產(chǎn)生的摩阻力也越大，這就使導(dǎo)致水平井鉆井過(guò)程中如果采取滑動(dòng)鉆井得方式由于鉆速非常慢，甚至在鉆井施工還沒(méi)有取得進(jìn)尺的情況下就出現(xiàn)了卡鉆或者黏吸等問(wèn)題[1]。

1.2 井眼狗腿對(duì)摩阻的影響

井眼狗腿就是通常意義上講的井眼曲率，在水平井的施工過(guò)程中井眼曲率是一個(gè)非常重要的施工參數(shù)，而井眼曲率數(shù)據(jù)對(duì)水平井施工的摩阻的影響非常大，對(duì)于水平井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的井眼軌跡控制實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，井眼狗腿對(duì)水平井摩阻的影響非常明顯，這主要是因?yàn)樗骄酃吠鹊牟粩嘣黾?，?huì)導(dǎo)致管柱與井壁之間的接觸面積增大，從而會(huì)導(dǎo)致兩者之間產(chǎn)生的反作用力增加，從而使得水平井鉆井的摩阻不斷升高。

1.3 下部鉆具組合對(duì)摩阻的影響

下部組合主要是通過(guò)鉆柱的剛性以及鉆柱的長(zhǎng)度來(lái)影響水平井的摩阻。鉆柱剛度方面。如果鉆柱剛度比較高，那么如果水平井的井眼狗腿比較大的情況下，鉆柱在與井壁接觸的過(guò)程中形成的反作用力就非常大，從而直接增加了水平井施工過(guò)程中的摩阻;在水平井鉆機(jī)施工不斷進(jìn)行的過(guò)程中，鉆柱的長(zhǎng)度也會(huì)不斷增加，從而使的鉆柱與井壁之間的接觸面積也在不斷增加，導(dǎo)致施工摩阻也逐漸升高。

1.4 鉆井液性能對(duì)摩阻的影響

在水平井鉆井施工過(guò)程中，鉆井液的主要作用是將鉆井過(guò)程中產(chǎn)生的巖屑攜帶到地面，同時(shí)還能對(duì)井壁起到一定的穩(wěn)定作用，對(duì)地層壓力也能起到很好的平衡作用，對(duì)鉆具能起到一定的潤(rùn)滑作用，另外還能完成水動(dòng)力的傳輸。由此可見(jiàn)，鉆井液能夠很好的完成井眼清洗、穩(wěn)定井壁、潤(rùn)滑鉆具等作用，而上述幾種因素對(duì)水平井的摩阻有很大的影響，在水平井鉆井施工過(guò)程中，如果鉆井液的比重較大，鉆具就會(huì)在內(nèi)外壓差的作用下與井壁更加貼合，從而使得鉆具與井壁的接觸面積增加，造成摩阻增加。而如果泥餅質(zhì)量不合格會(huì)造成泥餅粘附在管柱接箍處，導(dǎo)致環(huán)空面積減小，增加了管柱與井壁的接觸面積，導(dǎo)致摩阻增加。

2 降低摩阻的措施

2.1 優(yōu)化鉆井參數(shù)

在油田實(shí)際水平井鉆井過(guò)程中，如果鉆井壓力過(guò)小會(huì)導(dǎo)致鉆頭機(jī)械破碎巖層的能力不足，另外還會(huì)造成鉆井速度降低;而如果在鉆井過(guò)程中設(shè)置的鉆壓過(guò)大會(huì)造成水平井鉆井的磨阻的增加，因此，在水平井鉆井施工現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)人員要充分結(jié)合的鉆井施工的實(shí)際情況，在保證其余鉆井參數(shù)不變的情況下，對(duì)鉆壓進(jìn)行試驗(yàn)，獲取最佳的水平井鉆井施工鉆壓值，要保證在該鉆壓下，鉆井施工的磨阻最小。如果鉆井施工采取的是螺桿鉆具，就需要盡量保持符合鉆井的轉(zhuǎn)速，這樣才能有效降低水平井鉆井磨阻。

2.2 合理進(jìn)行井眼軌跡設(shè)計(jì)

在水平井鉆井施工過(guò)程中井眼曲率主要是通過(guò)鉆井工程設(shè)計(jì)而來(lái)，因此，要想將有效控制鉆井施工磨阻，就要針對(duì)井眼軌跡進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在進(jìn)行水平井井眼軌跡的設(shè)計(jì)過(guò)程中，井眼軌跡的設(shè)計(jì)方案比較多，但是水平井造斜點(diǎn)深度的不同以及井眼全角變化率的差異會(huì)對(duì)水平井鉆井的磨阻產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此，水平井鉆井的井眼軌跡的優(yōu)化設(shè)計(jì)首先必須要進(jìn)行的造斜點(diǎn)以及井眼全角變化率的的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)井眼軌跡進(jìn)行建模分析，并對(duì)某一井眼軌跡方案下的磨阻進(jìn)行模擬，在確保最小全角變化率的情況下，井眼軌跡設(shè)計(jì)方案要保證鉆井施工磨阻處于最小狀態(tài)下[2]。

2.3 優(yōu)化下部鉆具組合

下部鉆組組合的優(yōu)化首先要對(duì)下部鉆具組合進(jìn)行最大程度的優(yōu)化，采取倒裝鉆具組合形式，然后將加重鉆桿放到超過(guò)井斜角30度，以此來(lái)替代鉆鋌，這樣就能有效減少鉆具與井壁之間的接觸面積，這樣就能有效減少水平井鉆井過(guò)程中的磨阻。

2.4 優(yōu)化鉆井液性能

鉆井液的性能對(duì)水平井鉆井施工的磨阻有很大的影響。因?yàn)楫?dāng)水平井鉆井施工鉆進(jìn)到水平段的時(shí)候，在井深不斷增加的情況下，鉆井工具與井壁之間的接觸面積會(huì)不斷增加，這時(shí)候要保證鉆井液具有的優(yōu)良的潤(rùn)滑性能才能有效控制鉆井施工磨阻，因此，在水平井鉆井施工過(guò)程中要適當(dāng)?shù)奶砑訚?rùn)滑劑，這樣就能改善鉆井液的潤(rùn)滑性能，充分降低水平井鉆井施工的磨阻。另外，鉆井液形成泥餅的質(zhì)量對(duì)鉆井施工磨阻也有很大的影響，因此，要充分保證鉆井液的濾失性。另外還要合理控制鉆井液的其他性能，這樣才能有效降低鉆井施工磨阻。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在水平井鉆井施工過(guò)程中，磨阻不可能被完全消除，因此，只要通過(guò)研究找出影響磨阻的原因，并有針對(duì)性的采取措施就能有效控制水平井鉆井施工磨阻，保障水平井鉆井施工的順利實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊勇，邵兵，王風(fēng)銳，倪元勇，田煒，崔樹(shù)清，楊益涵，閆相禎. 復(fù)雜結(jié)構(gòu)井管柱力學(xué)模型及動(dòng)態(tài)三維數(shù)字井筒[J]. 石油學(xué)報(bào)，2015，36（03）：385-394.

[2]張海山，張凱敏，宮吉澤，趙軍. 不同類型扶正器對(duì)水平井下套管摩阻的影響研究[J]. 鉆采工藝，2014，37（03）：22-25+7.