基于多材質(zhì)復合管柱的裸眼井壁支撐工藝及應用

黃 亮，鄧寬海 ，王 森，付 豪，林元華

1.中國石化碳酸鹽巖縫洞型油藏提高采收率重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830011；2.中國石化西北油田分公司，新疆 烏魯木齊 830011；

3.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室·西南石油大學，四川 成都610500

引言

為充分利用老井眼開發(fā)油藏剩余油，通常采用預制開窗和磨銑套管開窗兩種側(cè)鉆技術(shù)實施，但預制開窗側(cè)鉆技術(shù)存在井口方位控制困難，尤其是深井/超深井，而磨銑鋼套管開窗側(cè)鉆技術(shù)存在磨銑耗時長乃至開窗失敗[1-4]。此外，傳統(tǒng)鋼套管的腐蝕和摩阻問題也非常突出。為此，許多學者針對深井/超深井，提出了基于鋁合金、鈦合金的多材質(zhì)復合管柱設(shè)計理念[2]，并對復合套管柱力學性能及腐蝕性能開展了諸多研究。

2011 年，Basovich 等[3]開展了LOT178×14-1953Т1 和LOT178×1 鋁合金套管浮重、鉤載、抗內(nèi)壓、抗外擠、螺紋接頭抗拉及耐腐蝕強度測試及評價，結(jié)果表明，其力學性能及耐腐蝕性能均滿足相關(guān)標準（NACE TM 0177 和GOST632-80）；與常規(guī)鋼套管相比，鋁合金管柱的浮重、摩擦力和鉤載都有明顯降低；研究成果指導LOT178×14-1953Т1 鋁合金管柱在Bayadinskoye 含硫油氣井成功應用。

2015 年，Butler 等[4]提出了基于鋁合金套管接頭的開窗側(cè)鉆技術(shù)（ACE 技術(shù)），并開展了鋁合金接頭的室內(nèi)銑削性能、腐蝕性能、耐磨強度評價，給出了ACE 技術(shù)的設(shè)計、制造及現(xiàn)場雙側(cè)鉆和三側(cè)鉆的應用方法及開窗側(cè)鉆時主要監(jiān)控參數(shù)（鉆壓、扭矩、鉆速、轉(zhuǎn)速及排量）；該技術(shù)成果已在科尼斯頓的6 口井的9 根套管（95/8′′ACE 接頭）開窗得到成功應用，側(cè)鉆深度均超過2 000 m。

Gelfgat、Furati 和Bensmina 等[5-8]也相繼開展了鋁合金復合管柱的力學性能測試研究，主要包括鋁合金管抗擠強度、抗內(nèi)壓強度、腐蝕性能、應力-應變分析、振動分析。2017 年，在鋁合金套管及鉆桿技術(shù)的啟迪下，Christian 等[9]基于鋁合金的低密度、高強度及高強度-重量比3 大優(yōu)點，提出了懸掛鋁合金套管柱技術(shù)，即在生產(chǎn)套管柱底部采用幾百英尺的鋁合金套管代替鋼套管，主要用于降低扭矩、摩阻且更容易控制狗腿和微彎曲。針對鋁合金套管柱，Christian 等[9]設(shè)計出了一種特殊螺紋接頭，并采用室內(nèi)實驗開展了特殊螺紋接頭抗扭強度、鋁合金本體抗擠強度及其表面納米涂層耐腐蝕性能評價，結(jié)果表明，特殊螺紋接頭抗扭強度、本體抗擠強度及耐蝕性能均達到服役工況要求；當測深大于3 500 m 時，降扭減摩效果更明顯。

2018 年，Mahmoud 等[10]采用碳鋼套管、鋁合金套管和鈦合金套管開展了復合套管柱與水泥環(huán)之間的結(jié)合強度測試，主要包括剪切結(jié)合強度和液壓結(jié)合強度，研究結(jié)果表明，具有涂層的鋁合金管柱與水泥環(huán)之間具有更優(yōu)異的剪切結(jié)合強度，而無涂層的鋁合金管柱因水泥漿固化腐蝕導致結(jié)合強度較低。

綜上可知，國外學者針對鋁合金復合套管柱力學性能及腐蝕性能開展了諸多研究，其研究成果在部分淺井得到成功應用，但缺乏基于多材質(zhì)復合管柱的超深水平井裸眼井壁支撐工藝研究，如多材質(zhì)復合管柱設(shè)計及下入性分析。為了經(jīng)濟、高效開發(fā)順北區(qū)塊油藏剩余油，必須對已完鉆超深裸眼水平井進行側(cè)鉆。然而，該區(qū)塊已完鉆井多為超深裸眼水平井（井深>7 000 m），為了實現(xiàn)超深裸眼水平井的安全、經(jīng)濟、快速側(cè)鉆，必須先下入含易鉆管的復合管柱對裸眼井壁進行有效支撐，再對易鉆管進行快速鉆磨，形成側(cè)鉆窗口，最后實現(xiàn)側(cè)鉆。但是，由于超深裸眼水平井井眼曲率較大，管柱在彎曲段、水平段摩阻增加，管柱在下入過程中會與井壁大面積接觸，增加了管柱與井壁間的接觸壓力，并且由于管柱自重的影響，使得管柱在下入過程中受到較大摩擦阻力，從而導致基于多材質(zhì)復合管柱的超深水平井裸眼井壁支撐及復合管柱下入可行性成為困擾側(cè)鉆井的一大難題。為解決管柱順利下入井內(nèi)的問題，國內(nèi)外許多學者對其力學問題已做了大量研究工作[11-15]，并一致認為，對管柱摩擦阻力及其與井眼相容性的分析計算，是保證管柱順利下入井內(nèi)的關(guān)鍵。目前，國內(nèi)外關(guān)于摩阻計算的力學模型分為兩大類：一類為柔桿模型，另一類為剛桿模型[16-18]。盡管國內(nèi)外學者在這方面做了大量工作，但能直接應用并指導現(xiàn)場的較少。

為此，針對傳統(tǒng)磨銑鋼套管開窗側(cè)鉆技術(shù)存在下入摩阻大、磨銑耗時長乃至開窗失敗的問題以及西北油田已完鉆超深裸眼水平井井況，提出了基于“鋁合金+碳鋼”的多材質(zhì)復合管柱組合及設(shè)計方法，開展了基于多材質(zhì)復合管柱的超深水平井裸眼井壁支撐及復合管柱下入性研究，形成了一套超深水平井裸眼井壁支撐工藝技術(shù)，可實現(xiàn)已完鉆超深裸眼水平井復合管柱安全下入、裸眼井壁有效支撐、易鉆管快速鉆磨，并得到良好的側(cè)鉆窗口，該工藝技術(shù)已在中國石化西北油田分公司順北區(qū)塊得到成功應用。

1 基于多材質(zhì)復合管的超深水平井裸眼井壁支撐管柱組合及設(shè)計

利用已完鉆超深裸眼水平井進行開窗側(cè)鉆，可經(jīng)濟和高效開發(fā)油藏剩余油，而實現(xiàn)已完鉆超深裸眼水平井的安全、快速側(cè)鉆需解決以下技術(shù)難題：（1）超深水平井裸眼井壁的有效支撐；（2）支撐管柱的快速鉆磨并形成良好的側(cè)鉆窗口；（3）支撐管柱下入的可行性及安全性。為解決上述技術(shù)難題，本文提出了基于“鋁合金+碳鋼”多材質(zhì)復合管柱的超深水平井裸眼井壁支撐方法，并給出了基于“鋁合金+碳鋼”的多材質(zhì)復合管柱組合及設(shè)計方法，具體如下。

1.1 順北典型超深水平井裸眼井壁支撐管柱組合

截至目前，順北區(qū)塊采用襯管完井工藝的井共11口，其中7 口井采用了多材質(zhì)復合管柱（普通碳鋼管+易鉆鋁合金管），分別為順北X1 井、X2 井、X3 井、X4 井、X5 井、X6 井，典型井復合管串設(shè)計如表1所示，主要施工工藝：采用鉆柱將易鉆管送入到裸眼層段，對目標層位進行有效支撐，再采用鉆頭對易鉆管進行磨銑，從而實現(xiàn)開窗側(cè)鉆。需要說明的是，易鉆管段以上均為鉆柱。

表1 順北區(qū)塊典型襯管完井的復合管柱設(shè)計Tab.1 Design of composite string for typical liner completion in Shunbei

1.2 基于鋁合金管的復合管柱設(shè)計方法

截至目前，國內(nèi)外采用的側(cè)鉆開窗方法一般有兩種，即：預制開窗和磨銑套管開窗，如圖1 所示。

圖1 鋼制套管預制開窗和磨銑鋁合金套管開窗Fig.1 Prefabrication and milling of aluminum alloy casing window

預制開窗需要在完井前確定開窗分支的方位，所以受到局限；磨銑套管開窗側(cè)鉆[19-22]不僅存在磨銑耗時長，而且鐵屑難以返排出井口，尤其針對超深水平井開窗。因此，需采用復合管柱側(cè)鉆技術(shù)，復合管柱材料一般可以選擇鋁合金、鈦合金、非金屬等低密度材料。針對西北局順北區(qū)塊的井較深（大于7 000 m）、溫度較高（高于150°C）、側(cè)鉆層位屬于裸眼段的問題，本文選擇低密度鋁合金作為復合管柱材料，并提出了超深裸眼水平井基于鋁合金管的多材質(zhì)復合管柱開窗側(cè)鉆技術(shù)方案，即在完井管柱中的預計開窗深度下入易鉆且易返排的低密度鋁合金管柱，以期開窗容易，具體設(shè)計方法及要求如下。

1.2.1 鋁合金套管接頭設(shè)計

根據(jù)鋁合金套管供應商的建議，接頭采用上、下鋼制聯(lián)軸器組成，其中，鋼-鋁連接采用偏梯形螺紋，母接頭采用鋼材，公接頭采用鋁合金；對鋁合金連接處采用納米涂層進行防護處理，避免裝配過程中鋼-鋁之間的電偶腐蝕和磨損；上、下兩個接頭均采用螺紋進行鎖緊，以防止接頭在將來開窗側(cè)鉆操作中移動。

1.2.2 鋁合金套管涂層設(shè)計

鋁合金套管及接頭存在的突出問題是在鉆井作業(yè)期間（尤其下鉆），與傳統(tǒng)的鋼制套管相比，鉆桿旋轉(zhuǎn)時鋁合金更容易被磨損，在水泥固化過程中，鋁合金套管更容易發(fā)生腐蝕。因此，為增加鋁合金管本體及接頭在下鉆及固井作業(yè)過程中的耐磨性和耐腐蝕性，鋁合金管內(nèi)壁采用納米涂層處理，外壁覆蓋有一層專有的包裹層。

1.2.3 鋁合金套管接頭測試設(shè)計及要求

（1）側(cè)鉆銑削及窗口幾何尺寸測試，明確側(cè)鉆窗口能否順利通過完井工具和下部鉆具組合。（2）鉆桿磨損及鋁合金套管接頭機械強度測試，預測鉆桿旋轉(zhuǎn)造成的磨損損壞對鋁合金套管接頭所需機械強度的影響。（3）水泥固化過程過中鋁合金套管接頭腐蝕及機械強度測試，預測水泥固化過程造成的腐蝕對鋁合金套管接頭所需機械強度的影響；以便現(xiàn)場安裝之前，鋁合金套管接頭能達到預期性能。

1.2.4 鋁合金管柱長度及高溫設(shè)計

鋁合金管柱設(shè)計長度不宜過長，推薦設(shè)計長度一般100 m 左右，具體需結(jié)合多材質(zhì)復合管柱下入性分析，確定其長度。

鋁合金屈服強度和彈性模量對溫度很敏感，推薦在溫度低于100°C環(huán)境下長期使用，當溫度高于100°C時，其屈服強度和彈性模量按5%～10%折減計算。

為復合管柱安全下入提供理論依據(jù)和指導，并確保支撐管柱安全下入，迫切需要通過綜合考慮復合管柱扭矩、摩阻、剛度、井眼條件、管柱強度及材質(zhì)等因素對管柱安全下入的影響，建立多材質(zhì)復合管柱下入性分析的計算模型并編制開發(fā)相關(guān)分析軟件，確定鋁合金管柱的下入長度。

2 多材質(zhì)復合管柱下入的摩阻計算理論模型

2.1 完井管柱三維剛桿模型

為建立完井管柱三維剛桿模型，做如下假設(shè)：（1）完井管柱與井壁連續(xù)接觸；（2）完井管柱軸線與井眼軸線一致，井壁為剛性；（3）計算單元體為空間斜平面上的一段圓??；（4）完井管柱單元體所受重力、正壓力、摩阻力均勻分布。基于上述假設(shè)，本文給出了水平井全剛度完井管柱摩阻計算模型

式（1）為非線性方程組，采用解非線性方程組的擬牛頓迭代法進行迭代求解，得出主副法線方向上的均布接觸力后，即可計算出距完井管柱底部（鉆頭）任意井深處的摩阻力Fu，摩擦扭矩Mt、大鉤載荷，其公式為

2.2 摩阻系數(shù)的確定方法

摩阻扭矩是制約超深水平井鉆井的一個非常重要的因素，如何正確地計算摩阻扭矩是超深水平井鉆井的一個重要內(nèi)容。在摩阻扭矩計算中，如何確定摩阻系數(shù)的大小一直是工程技術(shù)人員計算摩阻時的一個難點，摩阻系數(shù)的變化將導致計算結(jié)果的很大差異。在摩阻扭矩計算中，采用基于現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的反演算法確定摩阻系數(shù)，具體如下：根據(jù)不同工況下，不同井深處大鉤載荷反算摩阻系數(shù)，先反算套管內(nèi)的，再反算裸眼段的。

3 管柱臨界屈曲載荷計算模型適用性評價及實例分析

3.1 水平井段臨界屈曲載荷計算模型

完井管柱的屈曲可以分為正弦屈曲和螺旋屈曲。如何求解不同形式屈曲的臨界載荷計算公式是本章的重點之一。完井管柱屈曲后，由于受到井壁的限制，在一定程度上還將保持完井管柱的穩(wěn)定性，當軸向壓縮載荷達到完井管柱的屈服極限時，完井管柱將破壞。屈曲的完井管柱很大程度上增加了完井管柱與井壁之間的接觸力，從而使得摩阻扭矩增大。本文在總結(jié)國內(nèi)外學者研究的基礎(chǔ)上，對已有公式的適用條件進行了探討，采用鉆柱力學分析方法對管柱的臨界彎曲載荷進行了計算，給出了水平井段臨界載荷的計算公式。

水平井段的正弦屈曲臨界載荷計算公式

水平井段的螺旋屈曲臨界載荷計算公式

3.2 臨界屈曲載荷計算模型適用性評價

為了評價本文推導模型及現(xiàn)有經(jīng)典理論模型的適用性及準確性，將臨界屈曲載荷理論值與文獻[23]及本文開展的實驗結(jié)果進行對比，選擇鋼制管柱（6.0 mm×2.4 mm）及鋁合金管柱（11.4 mm×6.7 mm）進行算例分析，具體如表2 所示。需要說明的是，表2 中，管柱尺寸為外徑尺寸，井筒尺寸為內(nèi)徑尺寸。鋁合金彈性模量和密度分別是70 GPa和2 800 kg/m3。查詢相關(guān)手冊可得兩種模擬管柱的抗彎剛度EI分別為13.01 N·m2（外徑6 mm，內(nèi)徑2.4 mm 鋼制管柱）、51.08 N·m2（外徑11.4 mm，內(nèi)徑6.7 mm 鋁合金管柱）。

表2 鋼管柱和鋁合金管柱臨界載荷理論值與實驗值對比Tab.2 Comparison between theoretical and experimental values of critical load of steel pipe column and aluminum alloy column

由表2 可知，本文模型理論計算所得正弦屈曲臨界載荷值和螺旋屈曲臨界載荷值與實驗所得臨界載荷值基本一致，平均誤差在5%左右；Wu 模型理論計算所得的螺旋屈曲臨界載荷均明顯大于實驗值。

因此，對于碳鋼管柱和鋁合金管柱均可采用本文的模型計算其正弦屈曲臨界載荷和螺旋屈曲臨界載荷。

3.3 多材質(zhì)復合管柱下入性分析方法及實例計算

結(jié)合本文給出的完井管柱三維軟桿/剛桿模型及優(yōu)選出的臨界屈曲載荷計算模型及摩阻系數(shù)，采用C#語言編制開發(fā)并形成了多材質(zhì)復合管柱下入性分析方法?；谧灾餮邪l(fā)的多材質(zhì)復合管柱下入性分析方法，對順北X1 井、X2 井、X3 井和X4 井管柱下入性進行了分析，結(jié)果表明，順北X1井管柱下入過程中，造斜點下管串受壓，φ127 mm碳鋼管出現(xiàn)螺旋和正弦屈曲，而上部φ130 mm 鋁合金管末端出現(xiàn)螺旋屈曲，其余井起、下管串均未屈曲，下文以順北X1 井為例給出下入性分析方法計算的基本數(shù)據(jù)及相關(guān)結(jié)果。

3.3.1 順北X1 井的井身結(jié)構(gòu)

順北X1 井是位于順托果勒低隆的一口四開結(jié)構(gòu)預探井，本井設(shè)計井深8 564.02 m，各開次鉆頭尺寸及套管下深如圖2 所示。

圖2 順北X1 井井身結(jié)構(gòu)Fig.2 Wellbore structure of Shunbei Well X1

3.3.2 順北X1 井完井管柱結(jié)構(gòu)

順北X1 井完井管柱結(jié)構(gòu)為φ127 mm 圓頭引鞋+φ127 mm 碳鋼直連打孔管×35+變扣5′′TP-FJ公×5′′矮牙艾克母）+φ130 mm 易鉆管易鉆液壓丟手+變扣加重鉆桿×45+φ88.9 mm 鉆桿+φ114.3 mm 鉆桿，見表3。

表3 順北X1 井管串參數(shù)Tab.3 String parameters of Shunbei Well X1

3.3.3 計算參數(shù)

結(jié)合現(xiàn)場實測載荷及本文提出的摩阻系數(shù)反應算法，確定了裸眼摩阻系數(shù)和套管摩阻系數(shù)，分別為0.30 和0.25。實際施工下入管串運動速度為0.15 m/s，管外和管內(nèi)液體密度為1.65 g/cm3，大鉤載荷為250 kN。

3.3.4 套管與井眼相容性分析結(jié)果

以西北油田為例，水平井斜井段碳鋼套管外徑為127 mm，套管鋼級為P110，井眼曲率必須小于1.03 °/m，才能滿足裝扶正器的套管下入要求。水平井斜井段鋁合金套管外徑為130 mm，鋁合金強度為199 MPa，井眼曲率必須小于0.26°/m，才能滿足裝扶正器的套管下入要求，具體如表4 所示。由表4可知，對于碳鋼管柱，其最大井眼曲率的計算值均大于對應井實測井眼曲率的最大值，表明P110 碳鋼管能安全下入，而對于鋁合金管柱，除了順北X5井之外，其余井允許安全通過的最大井眼曲率計算值均小于對應井實測井眼曲率的最大值，表明順北X1 井、X3 井和X4 井在裝扶正器時不能安全下入。建議適當增加鋁合金管體屈服強度，經(jīng)計算，當鋁合金管體屈服強度大于380 MPa 時，所有井的鋁合金管柱在裝有扶正器時均能安全下入。

表4 加入扶正器后套管安全通過的最大井眼曲率Tab.4 Maximum hole curvature of safe casing passing safely after adding centralizer

3.3.5 起下管柱屈曲計算結(jié)果

圖3 為順北X1 井下管柱側(cè)向力沿井深分布，由圖3 可知，在下管串時，在造斜點后產(chǎn)生側(cè)向力，在增斜段側(cè)向力增大，穩(wěn)斜段側(cè)向力減小后穩(wěn)定，即優(yōu)化增斜段的曲率有利于減小側(cè)向力的峰值，提高安全系數(shù)。

圖3 順北X1 井下管柱側(cè)向力沿井深分布Fig.3 Distribution of lateral force of downhole string along well depth in Shunbei Well X1

圖4 為順北X1 井下管柱軸向力沿井深分布，由圖4 可知，下管串時下部管串軸向力為負值，由于造斜結(jié)束井斜將近90°，下部管串所受壓力有所減小。圖5a 為順北X1 井下復合管柱屈曲狀態(tài)分布，由5a可知，在復合管柱下管串過程中，管柱下部存在屈曲現(xiàn)象。結(jié)合圖5a、順北X1 井測斜數(shù)據(jù)、復合管串結(jié)構(gòu)可知，在造斜點下管串受壓，在φ130 mm 易鉆鋁合金管末端（7 974.33～7 983.79 m）出現(xiàn)螺旋屈曲，φ127 mm碳鋼管在井段7 992.57～8 193.06 m 發(fā)生了9 段屈曲，其中4 段正弦屈曲和5 段螺旋屈曲。為對比分析復合管柱對下入性的影響，將φ130 mm 易鉆鋁合金管替換為碳鋼管進行計算，結(jié)果顯示，下管串過程中，碳鋼管柱下部仍存在屈曲特征，碳鋼管柱（7 983.79～8 154.79 m）發(fā)生了9 段屈曲，其中6 段正弦屈曲，3 段螺旋屈曲，如圖5b 所示。對比分析可知，下管柱過程中，采用“鋁合金+碳鋼”復合管柱的屈曲現(xiàn)象比碳鋼管柱更嚴重，屈曲井段更長、螺旋屈曲段數(shù)更多。

圖4 順北X1 井下管柱軸向力沿井深分布Fig.4 Distribution of axial force of downhole string along well depth in Shunbei Well X1

圖5 順北X1 井下管柱屈曲狀態(tài)分布Fig.5 Distribution of buckling state of casing string in Shunbei Well X1

現(xiàn)場實際施工過程表明：順北X1 井支撐管柱下入至井深8 245.00 m 遇阻，下放懸重1 750 kN（原懸重1 930 kN），上提至井深8 235.00 m 位置，懸重2 420 kN，管柱上下活動3 次；截至目前，易鉆鋁合金管下入裸眼段126 m，液壓丟手器位置7 580.00 m，下放管柱，分別下壓至1 700、1 650、1 600 kN，遇阻位置8 245.00 m 均無變化，無法繼續(xù)下入。

在起管串時，側(cè)向力的分布情況與下套管類似，起管串時軸向力沿井深逐漸減小，且不會發(fā)生屈曲（圖6），且管串一直保持受拉狀態(tài)，與現(xiàn)場順北X1 井實際施工過程吻合。因此，建議優(yōu)化復合管柱下部管串結(jié)構(gòu)，適當增強鋁合金管柱本體屈服強度。

圖6 順北X1 井下管柱屈曲狀態(tài)分布Fig.6 Buckling state distribution of downhole string in Shunbei Well X1

為此，基于鋁合金管的復合管柱設(shè)計方法，在不改變鋁合金管壁厚及外徑的條件下，將原來的鋁合金長度由原來的282 m 縮短為144 m，鋁合金本體屈服強度由原來的199 MPa 提高到300 MPa，計算顯示，鋁合金管柱和碳鋼管柱均無屈曲發(fā)生，而現(xiàn)場改變管柱設(shè)計后，鋁合金管柱也能順利下入到目標層位。由此可知，計算結(jié)果與現(xiàn)場實際施工的遇阻情況基本吻合，表明自主研發(fā)軟件是準確可靠的，可用于復合管柱下入性分析，指導基于鋁合金-碳鋼多材質(zhì)復合完井管柱設(shè)計及現(xiàn)場施工。

4 現(xiàn)場應用及案例分析

本文研究成果在中國石化西北油田順北X1 井和X2 井得到成功應用，包括支撐管柱安全下入及下入后易鉆管的快速鉆磨作業(yè)，并為后續(xù)側(cè)鉆提供了良好的窗口。X1 井井深6 690.00 m，采用“鋁合金+碳鋼”復合管柱支撐裸眼井壁，鋁合金設(shè)計長度為87 m，鋁合金下深為6 505.89～6 592.49 m，其余均為碳鋼管柱；X2 井井深6 080.00 m，采用“鋁合金+碳鋼”復合管柱支撐裸眼井壁，鋁合金設(shè)計長度為82 m，鋁合金下深為5 954.55～6 036.46 m，其余均為碳鋼管柱。

X1 和X2 井下入管串（自上而下）均為：鉆桿+液壓丟手器+鋁合金管+碳鋼管+圓頭引鞋；X1井和X2 井鉆磨作業(yè)采用的管柱自上而下均為鉆桿+撈杯+合金磨鞋，鉆壓10～20 kN，機械轉(zhuǎn)速60～80 r/min，平均機械鉆速高達2.08～2.61 m/h，具體如表5 所示，與傳統(tǒng)鉆磨鋼套管機械鉆速（1.10～1.40 m/h）相比，提高約85%。

表5 現(xiàn)場應用案例Tab.5 Field application cases

X1 井和X2 井的應用效果論證了該工藝技術(shù)的可行性，因此，該工藝技術(shù)可為超深水平井裸眼井壁支撐的復合管柱設(shè)計和下入可行性評價提供理論參考。

5 結(jié)論

（1）結(jié)合中國石化西北油田已完鉆超深裸眼水平井井況，提出了基于多材質(zhì)復合管柱的超深水平井裸眼井壁支撐方法，并給出了基于“鋁合金+碳鋼”的多材質(zhì)復合管柱組合及設(shè)計方法。

（2）利用現(xiàn)場實測載荷反演確定了摩阻系數(shù)，評價并優(yōu)選出了適合于“鋁合金+碳鋼”多材質(zhì)復合管柱的屈曲臨界載荷計算模型，對順北X1 井，X2 井，X3 井和X4 井管柱進行了下入性分析，優(yōu)化和完善了無法正常下入井的復合管柱設(shè)計。

（3）形成了一套基于“鋁合金+碳鋼”多材質(zhì)復合管柱的超深水平井裸眼井壁支撐工藝技術(shù)，并在中國石化西北油田X1 井和X2 井得到應用，結(jié)果表明：采用該技術(shù)能實現(xiàn)已完鉆超深水平井裸眼段的有效支撐及快速鉆磨，并形成良好側(cè)鉆窗口，進一步論證了該技術(shù)的可行性。