大位移井摩阻扭矩分析

李海東(長城鉆探工程公司鉆井技術(shù)服務(wù)公司, 遼寧 盤錦 124010)

大位移井摩阻扭矩分析

李海東(長城鉆探工程公司鉆井技術(shù)服務(wù)公司, 遼寧 盤錦 124010)

大位移水平井鉆井工藝及其相關(guān)的各項(xiàng)技術(shù)，在全球范圍內(nèi)的石油勘探開發(fā)領(lǐng)域里，都具有較為廣泛的的使用前景。但在其具體實(shí)施時(shí)，因?yàn)闀?huì)受到目標(biāo)地區(qū)環(huán)境等的制約，往往會(huì)造成鉆井的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)未能達(dá)到計(jì)劃的預(yù)期。針對(duì)這一問題，本文首先建立了大位移井磨阻扭矩的計(jì)算模型，進(jìn)而通過推導(dǎo)得到了各個(gè)工況條件下，磨阻扭矩的計(jì)算方法，從計(jì)算磨阻扭矩這一問題出發(fā)，為大位移井技術(shù)在現(xiàn)場的合理實(shí)施提供了理論基礎(chǔ)。

大位移井;磨阻扭矩;計(jì)算模型

1 摩阻扭矩研究的意義

由于大位移井具有水平方向的位移較大、井斜角較大、長裸眼穩(wěn)斜段等主要特點(diǎn)，因而對(duì)磨阻扭矩進(jìn)行精確的預(yù)測以及良好的控制，是大位移井施工成功與否的關(guān)鍵技術(shù)與難點(diǎn)問題。因此，對(duì)磨阻扭矩進(jìn)行預(yù)測，在大位移井的設(shè)計(jì)以及施工過程當(dāng)中，都有著特別重要的意義，并以及引起了相關(guān)技術(shù)人員的高度重視。通過近些年來的研究認(rèn)為，磨阻扭矩問題貫穿了整個(gè)大位移井作業(yè)的全過程，但對(duì)其預(yù)測的精確程度仍有待提高，因而現(xiàn)階段主要的研究方向即為如何提高大位移井施工過程當(dāng)中，磨阻扭矩的預(yù)測精度。

2 摩阻扭矩計(jì)算模型

目前，在現(xiàn)場進(jìn)行大位移井鉆井施工的過程當(dāng)中，鉆柱的摩阻扭矩所體現(xiàn)出的問題已經(jīng)變得十分突出，主要原因在于其增加了正常鉆井施工無法順利實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)，并且增加了電測階段以及下套管過程當(dāng)中的難度。以上問題不僅將嚴(yán)重減緩鉆井工程施工的整體進(jìn)度，還會(huì)導(dǎo)致鉆柱等各類事故的出現(xiàn)，甚至整口井報(bào)廢。在大位移井現(xiàn)場施工的過程中，有多種措施能夠降低鉆柱摩阻扭矩。本井主要研究如何對(duì)軌道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)以減小磨阻扭矩，采用的方法主要為運(yùn)用鉆柱摩阻扭矩的相關(guān)數(shù)學(xué)模型以及與之配套的程序。

(1)起下鉆工況

在這一施工狀況下，鉆柱一般向軸向方向上運(yùn)動(dòng)，因而鉆柱所受到的扭矩為0，此時(shí)，鉆柱摩阻的計(jì)算公式為：

在上式當(dāng)中，F(xiàn)表示單元鉆柱上所承受的摩阻力，N即為綜合摩阻系數(shù)；對(duì)于式中的“±”，在起鉆階段取“+”，在下鉆階段取“-”。在起、下鉆過程中，T2取0。

(2)劃眼工況

在這一施工狀況下，鉆柱不僅會(huì)向軸向方向上運(yùn)動(dòng)，而且還會(huì)自身進(jìn)行周向運(yùn)動(dòng)，因而需要將其受力情況，根據(jù)兩種運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行分解，其分解公式為：

在對(duì)上式進(jìn)行分解之后，就能夠得到在這一工況條件下摩阻扭矩的計(jì)算公式：

上式當(dāng)中對(duì)于“±”，在正劃眼條件下取“+”，在倒劃眼條件下取“-”； T2=0

3 結(jié)論

本文通過一種軟模型，建立了大位移井磨阻扭矩的計(jì)算模型，進(jìn)而通過推導(dǎo)得到了兩種工況條件下，大位移井磨阻扭矩的計(jì)算方法，為大位移井技術(shù)在現(xiàn)場的合理實(shí)施提供了理論基礎(chǔ)。

[1]閆鐵，張鳳民，劉維凱，鄒野，畢雪亮.大位移井鉆井極限延伸能力的研究[J].鉆采工藝，2010，01:4-7+122.

[2]陳勛.擺線型大位移井軌道設(shè)計(jì)的數(shù)值計(jì)算[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)2010，06:1-3.

[3]夏忠躍，陳建兵，徐榮強(qiáng)，邢洪憲，黃小龍，張俊.大位移井鉆柱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用[J].石油鉆采工藝，2008，06:37-41.

李海東(1988- )，男，助理工程師，主要從事定向鉆井及無線隨鉆工作。