超短半徑水平井造斜鉆進特性研究
2024-12-31 00:00:00閆壯孫凱穆總結(jié)劉寶振謝津梁曾常輝孫照偉
石油機械 2024年10期
基金項目：國家自然科學(xué)基金面上項目“流量-轉(zhuǎn)速耦合作用下液力離合導(dǎo)向鉆井控制機理研究”（52274017）;新疆維吾爾自治區(qū)杰出青年科學(xué)基金項目“多元復(fù)合沖擊鉆井提速機理研究”（2021D01E23）；新疆維吾爾自治區(qū)天山英才項目“超短半徑水平井成井機理與關(guān)鍵技術(shù)研究”（2022TSTCCX0052）。
超短半徑水平井技術(shù)是老井改造、油井增產(chǎn)和提高產(chǎn)能的重要方式，對實現(xiàn)油田老區(qū)塊的二次開發(fā)具有積極意義。基于Drucker-Prager準則建立了三維砂巖模型，模擬柔性鉆具側(cè)鉆造斜過程，研究不同曲率半徑側(cè)鉆中表現(xiàn)出的受力規(guī)律，以明確柔性鉆具在地層造斜鉆進機理，厘清柔性鉆具超短半徑造斜機理。研究結(jié)果表明：超短半徑水平井井眼曲率是柔性鉆具所受側(cè)向力、軸向力、滑動摩擦力、鉆壓傳遞及扭矩傳遞等因素共同作用的結(jié)果；柔性鉆具所受側(cè)向力與井眼曲率半徑呈負相關(guān)，且井眼曲率半徑越大，振動頻率也就越明顯，鉆壓消耗越大；軸向力與井眼曲率半徑成正比，井眼曲率越小，摩擦和碰撞對扭矩損耗的影響越??；在超短半徑水平井鉆進中，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整鉆壓、提高轉(zhuǎn)速、增大排量和泵注壓力，并提高井眼清洗效率，進而提高柔性鉆具造斜效率及鉆進速度。所得結(jié)果可為超短半徑水平井鉆井技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用及剩余油氣和非常規(guī)油氣開發(fā)提供理論支撐。
超短半徑水平井；柔性鉆具；鉆壓傳遞；井眼曲率；側(cè)向力；仿真模擬
Characteristics of Deflecting Drilling in Ultrashort-Radius Horizontal Wells
Yan Zhuang1，2 Sun Kai3 Mu Zongjie1，2 Liu Baozhen3 Xie Jinliang1，2 Zeng Changhui1，2 Sun Zhaowei1，2
（1.State Key Laboratory of Petroleum Resources and Engineering， China University of Petroleum （Beijing）; 2. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Engineering， China University of Petroleum （Beijing） at Karamay; 3. Downhole Service Company， CNPC Xibu Drilling Engineering Company Limited）
Ultrashort-radius horizontal well technology is an important way to reconstruct old wells， increase well production and improve flow potential， and has positive significance for the secondary development of maturing blocks of oilfields. On the basis of Drucker-Prager criteria， a 3D sandstone model was built to simulate the sidetracking build-up process of flexible drill string， study the force laws exhibited during sidetracking at different curvature radii， and clarify the deflecting drilling mechanism of flexible drill string in strata as well as the ultrashort-radius angle building mechanism of flexible drill string. The results show that the borehole curvature of ultrashort-radius horizontal well is the result of joint action of factors such as lateral force， axial force， sliding friction force， weight on bit （WOB） transfer and torque transfer on flexible drill string. The lateral force on the flexible drill string is negatively correlated with the radius of borehole curvature， and the larger the radius of borehole curvature， the more apparent the vibration frequency， and the greater the WOB consumption is. The axial force is directly proportional to the radius of borehole curvature， and the smaller the borehole curvature， the smaller the impact of friction and collision on the torque loss is. In the drilling of ultrashort-radius horizontal well， it is necessary to properly adjust the WOB， increase the rotation speed， increase the displacement and pumping pressure， and improve the wellbore cleaning efficiency， thereby improving the deflecting efficiency and drilling speed of flexible drill string. The study results provide theoretical support for the field application of ultrashort-radius horizontal well drilling technology and the development of remaining oil and unconventional oil and gas.
ultrashort-radius horizontal well; flexible drill string; WOB transfer; borehole curvature; lateral force; simulation
0 引 言
石油資源是國家重大戰(zhàn)略儲備資源［1-3］，我國陸上油田在長時間注水開采后，生產(chǎn)井見水面積逐漸增大，然未波及區(qū)域和剩余油儲量仍較大［4-5］。超短半徑側(cè)鉆水平井技術(shù)即在油田開發(fā)后期于套管井中開窗側(cè)鉆，充分利用老井的已有井段，減少上部無效進尺［6］，增大單井控制面積，充分開采未波及的油區(qū)，具有造斜率高、曲率半徑小的優(yōu)點［7-8］，對提高老井原油產(chǎn)量和原油采收率，實現(xiàn)油田老區(qū)塊的二次開發(fā)具有積極意義［9-11］。
國內(nèi)外學(xué)者對螺桿鉆具的造斜鉆進特性進行了大量研究。張紹林等［1］通過ANSYS有限元軟件，仿真模擬曲率半徑為1.8 m時柔性鉆具的受力狀態(tài)，對其各個部件進行強度校核；侯學(xué)軍等［12］在縱橫彎曲法的三彎矩方程基礎(chǔ)上，建立了單彎單穩(wěn)渦輪鉆具造斜率預(yù)測模型；方俊［13］在低速磨削懸空側(cè)鉆的基礎(chǔ)上，建立了側(cè)鉆分支井力學(xué)模型，給出側(cè)向力的計算方法及影響規(guī)律；M.HAJIANMALEKI等［14］模擬了直井段、造斜段和水平段鉆柱受力；E.OMOJUWA等［15］在大位移水平井軸向力和扭矩傳遞規(guī)律的研究中，建立了軸向載荷與扭矩傳遞的完整動力學(xué)方程。
國內(nèi)外學(xué)者多集中于柔性鉆具承壓承扭能力的研究［16］，但是對柔性鉆具造斜時管柱的動力學(xué)分析較少，柔性鉆具在地層中造斜鉆進時的機理并不明確。因此，有必要對柔性鉆具動力學(xué)傳遞規(guī)律展開系統(tǒng)性的研究。本文基于Drucker-Prager準則建立了三維砂巖模型，模擬柔性鉆具側(cè)鉆造斜過程，研究不同曲率半徑側(cè)鉆中表現(xiàn)出的受力規(guī)律，以明確柔性鉆具在地層造斜鉆進機理，厘清柔性鉆具超短半徑造斜機理，為我國新疆主力油田開發(fā)需要的超短半徑水平井鉆井技術(shù)提供理論支撐，進而大幅提高剩余油氣采收率及非常規(guī)油氣的開發(fā)效果。
1 側(cè)鉆開窗鉆進模型
1.1 柔性鉆具鉆進力學(xué)模型
超短半徑水平井鉆進中，柔性鉆具所受側(cè)向力影響井眼曲率半徑，鉆壓傳遞和扭矩傳遞影響鉆頭破巖效率。建立柔性鉆具鉆進力學(xué)模型，分析不同井眼曲率下鉆具受力特性。
超短半徑柔性鉆具在造斜鉆進過程中，將柔性鉆具簡化為均勻和各向同性材料，外部導(dǎo)向管主要傳遞鉆壓，在斜向器作用下定向滑動鉆進；內(nèi)部柔性鉆具傳遞扭矩，井眼曲率恒定。以柔性鉆具彎曲圓心為原點O，徑向坐標(biāo)軸為R軸，法向坐標(biāo)軸為T軸，軸向坐標(biāo)軸為Z軸，建立柱坐標(biāo)系，如圖1所示。在柔性鉆具外部導(dǎo)向管頂部施加鉆壓，鉆井液液柱壓力作用在導(dǎo)向管截面。實際鉆進過程中，需考慮鉆具受井眼的支持力和摩擦力作用，以及鉆具自身重力的影響，建立外部導(dǎo)向管滑動鉆進受力模型。
圖中：r為井眼曲率半徑，m；F1表示鉆具頂部鉆壓，N；F2表示鉆頭處鉆壓，N；F′1、F′2分別表示鉆具微元上部鉆壓、下部鉆壓，p表示作用在底部鉆具截面的液柱壓力，N；W表示鉆具微元重力，Pa；p表示鉆柱線重力，Pa；Fn、f表示鉆進中鉆具受井眼的支持力和摩擦力，N；θ表示每段微元與法向軸的夾角，（°）。
結(jié)合圖1有：
式中：Ao、Ai分別表示上、下過流截面面積，m2；mBHA表示底部鉆具的質(zhì)量，kg；vROP表示機械鉆速，m/s。
模型忽略鉆井液液柱壓力對鉆進的影響，分析不同井眼曲率半徑下，外部導(dǎo)向管克服井壁摩擦力作用勻速鉆進，鉆壓傳遞至鉆頭時的大小。將外部導(dǎo)向管微分為dθ，對每一段微元進行受力分析，然后對外部導(dǎo)向管進行0～π/2積分，獲得整段鉆柱在井眼曲率半徑上的受力狀態(tài)。外部導(dǎo)向管傳遞鉆壓和所受摩擦力如下：
式中：ρ為管材線密度，kg/m；g為重力加速度，m/s2；u為摩擦因數(shù)。
在柔性鉆具造斜鉆進過程中，施加于鉆具頂部的扭矩，克服柔性鉆具與外部導(dǎo)向管之間的摩擦力、碰撞與屈曲等作用，最終傳遞至鉆頭處破碎巖石并滑動鉆進。這里建立模型不考慮柔性鉆具屈曲和慣性力作用，主要研究不同曲率半徑下柔性鉆具扭矩傳遞效率及破巖效率，建立柔性鉆具滑動鉆進受扭矩作用模型，如圖2所示。圖2中：Tsurf為鉆具頂部施加的扭矩，Tf為克服作用在BHA上的摩擦所消耗的扭矩，Tbit為在傳遞到鉆頭的扭矩，Tin為BHA鉆進中的慣性所產(chǎn)生的扭矩，Tm為在BHA的變形或振蕩上所消耗的扭矩，N·m。建立柔性鉆具扭矩傳遞關(guān)系，如下式所示：
Tsurf=Tf+Tbit+Tin+Tm（4）
1.2 柔性鉆具鉆進模型
在柔性鉆具鉆進力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立不同曲率半徑下柔性鉆具鉆進仿真模型，進行前處理建模分析，通過ABAQUS顯示動力方法求解。井眼軌道、地層、外部導(dǎo)向管、內(nèi)部柔性鉆具和冠狀造斜鉆頭的簡化幾何模型如圖3所示。建立4組曲率半徑（曲率半徑r =3、4、5、6 m）的導(dǎo)向管，導(dǎo)向管直徑為95 mm、壁厚0.03 m，材料選用鈦合金鉆桿，密度為4.428 g/cm3，彈性模量為104.8 GPa，泊松比為0.31。地層巖石模型材料為各向同性、均質(zhì)砂巖，不考慮巖石中孔隙度、裂縫及孔隙壓力，密度為2.5 g/cm3，彈性模量為0.4 GPa，泊松比為0.40。各材料屬性如表1所示。
對井眼軌道和地層施加固定約束，導(dǎo)向管頂部施加30 kN鉆壓，柔性鉆具頂部施加轉(zhuǎn)速60 r/min。在造斜鉆進中，導(dǎo)向管只傳遞鉆壓，柔性鉆具傳遞扭矩，采用顯示動力學(xué)方法對模型求解。柔性鉆具與導(dǎo)向管、導(dǎo)向管與井眼、鉆頭與地層摩擦因數(shù)均取0.1；柔性鉆具與導(dǎo)向管接頭處設(shè)置為無摩擦接觸；忽略巖屑、鉆井液及鉆頭溫度對模擬結(jié)果的影響。
1.3 模型假設(shè)
在確保模型準確、計算可靠情況下，為減小計算量做出以下假設(shè)：①地層為均質(zhì)砂巖，不考慮內(nèi)部孔隙、裂縫、孔隙壓力和上覆巖層壓力的作用；②不考慮摩擦生熱對鉆頭的損耗，以及鉆井液和巖屑對鉆進的影響；③在摩擦力特性模擬中，不同曲率半徑下外部導(dǎo)向管與井眼軌跡接觸率均相同，不考慮鉆柱屈曲變形；④不考慮扭矩方位力，鉆頭所受側(cè)向力均轉(zhuǎn)化為側(cè)向力，使鉆具按照設(shè)計軌跡鉆進。
2 超短半徑柔性鉆具鉆進特性研究
2.1 造斜鉆進側(cè)向力特性
對老井進行造斜鉆進前，需要提前下磨銑鉆頭至套管造斜點處側(cè)鉆開窗。在上部鉆壓和底部斜向器作用下，柔性鉆具發(fā)生彎曲，外部導(dǎo)向管滑動，內(nèi)部柔性鉆具在液體壓力下轉(zhuǎn)動傳遞扭矩，鉆頭受鉆壓、扭矩和側(cè)向力共同作用，開始沿斜向器造斜方向鉆進。柔性鉆具結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。
柔性鉆具所受鉆壓、側(cè)向力和扭矩影響著井眼曲率半徑的大小。設(shè)置不同曲率半徑井眼軌道，使柔性鉆具導(dǎo)向管沿軌道滑動鉆進，研究柔性鉆具在不同曲率半徑下所受側(cè)向力大小。
選取柔性鉆具外部導(dǎo)向管底部的2個截面（近鉆頭和遠鉆頭）建立參考面，輸出其造斜鉆進中所受側(cè)向力，如圖5所示，研究不同造斜曲率半徑與側(cè)向力的關(guān)系。由計算結(jié)果可知，同一井眼曲率半徑，2個參考面的受力狀態(tài)、變化趨勢基本相同；隨外部導(dǎo)向管逐步滑動鉆進，參考面所受側(cè)向力逐漸減小，并趨于平穩(wěn)。同一時刻下，靠近鉆頭位置的參考面受力較小，遠離鉆頭位置所受側(cè)向力較大，即井斜角越大，所受側(cè)向力越小，力的損失越大，此規(guī)律與LUO M.等［17］的柔性鉆具在井筒中的兩層接觸非線性力學(xué)分析研究規(guī)律相同。
柔性鉆具滑動鉆進中，不同井眼曲率時的側(cè)向力如圖6所示。由圖6可知：在滑動鉆進的前段，柔性鉆具所受側(cè)向力與井眼曲率半徑呈負相關(guān)，井眼曲率半徑越大所受側(cè)向力越小，井眼曲率半徑越小側(cè)向力越大；在滑動鉆進的后段，柔性鉆具所受側(cè)向力與井眼曲率半徑呈正相關(guān)，且接近水平段時，地層對鉆頭的側(cè)向力逐漸減小，且趨于平穩(wěn)，井眼軌跡也逐漸穩(wěn)定。
不同井眼曲率半徑下，均出現(xiàn)滑動鉆進前段側(cè)向力數(shù)值較大，且振動明顯；滑動鉆進后段數(shù)值減小，且趨于穩(wěn)定的顯像。即在柔性鉆具滑動鉆進前期，受斜向器、鉆壓和地層巖石的共同作用，柔性鉆具應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)復(fù)雜，承受高頻交變載荷，側(cè)向力出現(xiàn)顯著波動，且隨井眼曲率半徑的增大，振動頻率也就越明顯。這與隨井眼曲率半徑增大，鉆柱越長激發(fā)的自振階次越高，鉆進狀態(tài)越不穩(wěn)定的規(guī)律相同。
對柔性鉆具沿造斜曲率周向切片，提取各個切面所受內(nèi)力，如圖7所示。
較小的曲率半徑，如r =3和4 m的箭頭比較長，表明此時柔性鉆具所受側(cè)向力較大；而較大的曲率半徑，如r =5和6 m的箭頭相對較短，表明所受側(cè)向力較小。模擬結(jié)果表明，相同鉆壓鉆進中，造斜井眼曲率半徑越小，柔性鉆具受到的側(cè)向力也就越大。在每個曲率半徑的側(cè)向力圖中，側(cè)向力在柔性鉆具各截面上分布不均呈對稱分布。在靠近鉆柱中心的區(qū)域，側(cè)向力最小，在兩側(cè)的鉆柱區(qū)域，所受側(cè)向力較大。
2.2 造斜鉆進軸向力特性
取鉆進時刻t=0.034 s時，沿柔性鉆具彎曲方向選取節(jié)點路徑，沿路徑將柔性鉆具平均切分為40個參考面。圖8為柔性鉆具切面圖。
提取柱坐標(biāo)系下法向的作用力，即鉆具各參考面所受軸向力，結(jié)果如圖9所示。由圖9可知，柔性鉆具鉆進過程中，隨井眼曲率半徑增大，鉆具各參考面所受軸向力增大。
2.3 滑動鉆進中扭矩傳遞特性
滑動造斜鉆進模擬中，柔性鉆具內(nèi)管傳遞扭矩、驅(qū)動鉆頭，與外部導(dǎo)向管之間的摩擦因數(shù)為0.1。建立柔性鉆具模型，如圖10所示。對柔性鉆具頂部施加2 kN·m的扭矩，提取鉆頭處所受扭矩，研究不同井眼曲率下扭矩傳遞規(guī)律。
圖11為不同井眼曲率半徑下扭矩傳遞圖。由圖11可知：井眼曲率半徑越小，扭矩傳遞效率越高；鉆頭處扭矩隨頂部扭矩的增加而增大，頂部扭矩為2 kN·m時，曲率半徑為3 m時鉆頭處扭矩為0.25 kN·m，扭矩傳遞效率為12.5%，傳遞效率最高；曲率半徑為6 m時鉆頭處扭矩為0.07 kN·m，扭矩傳遞效率為3.5%，傳遞效率最低。井眼曲率半徑從3 m增大到4 m，鉆頭扭矩下降最大；井眼曲率半徑從5 m增大到6 m，鉆頭扭矩下降最小。這表明曲率半徑大于5 m之后，柔性鉆具內(nèi)管與外部導(dǎo)向管的摩擦和碰撞是扭矩損耗、鉆頭處扭矩減小的主要原因，且該因素對超短半徑水平井扭矩傳遞影響較小。
2.4 滑動摩擦力對造斜鉆進的影響
柔性鉆具滑動鉆進模擬中，地層和井眼軌道均為固定約束，在鉆具頂部施加30 kN鉆壓，外部導(dǎo)向管滑動傳遞鉆壓，受到井眼支持力和摩擦力作用，柔性鉆具外部導(dǎo)向管和井眼的摩擦因數(shù)為0.1?；瑒鱼@進中柔性鉆具滑動位移云圖如圖12所示。
滑動鉆進中，所施加鉆壓線性增大，柔性鉆具所受摩擦力隨鉆壓增大而增大，呈現(xiàn)線性增長趨勢，在鉆壓29 kN之后摩擦力增長速率變緩，增加逐漸趨于平穩(wěn)，如圖13所示。
不同井眼曲率半徑下，井眼曲率半徑越小所受摩擦力越大，曲率半徑為3和4 m時，摩擦力較為接近；曲率半徑為3 m，鉆壓為30 kN時所受摩擦力為3.53 kN；曲率半徑為4 m時所受摩擦力為3.48 kN；曲率半徑大于4 m時，摩擦力隨曲率半徑增加而顯著減小。曲率半徑為5 m、鉆壓為30 kN時所受摩擦力為3.15 kN；曲率半徑為6 m、鉆壓為30 kN時所受摩擦力為3.05 kN。在鉆壓低于13 kN時，井眼曲率半徑為3 m的摩擦力趨勢不同于整體趨勢。
圖14為不同井眼曲率半徑下鉆頭鉆壓圖。
由圖14可知：隨鉆具頂部鉆壓增加，鉆頭處鉆壓呈現(xiàn)線性增加，在鉆壓大于29 kN時，鉆頭鉆壓增加變緩；井眼曲率半徑越大，所受井眼摩擦力越小，鉆頭處鉆壓越大，鉆壓傳遞效率越高。井眼曲率半徑為6 m，頂部鉆壓為30 kN時，鉆頭處鉆壓為25.5 kN，鉆壓傳遞效率為85%；井眼曲率半徑為3 m，頂部鉆壓為30 kN時，鉆頭處鉆壓為24.9 kN，鉆壓傳遞效率為83%，相比曲率半徑6 m下降了2個百分點。鉆壓小于11.5 kN時，井眼曲率半徑對鉆頭鉆壓的影響較小，但是鉆壓傳遞效率均大于90%。鉆壓大于11.5 kN時，隨頂部鉆壓增加，井眼曲率半徑對鉆頭鉆壓傳遞效率的影響增加，鉆壓大于25 kN后，井眼曲率半徑對鉆壓的傳遞影響較小。
3 現(xiàn)場試驗
3.1 造斜施工流程
為厘清柔性鉆具超短半徑水平井鉆進特性，于新疆某油井展開了柔性鉆具超短半徑徑向水平井儲層增產(chǎn)改造試驗。
3.1.1 示例井A
（1）下入造斜鉆具組合。限速度下入?114.0 mm造斜鉆頭×0.07 m+?98.0 mm柔性鉆桿2根×5.74 m+浮閥+?73 mm正扣鉆桿251根×2 431.41 m。
（2）造斜鉆進。接方鉆桿并放入到造斜位置（2 439.7 m）開始造斜鉆進，用密度1.1 g/cm3、黏度59 s的鉆井液55 m3正循環(huán)造斜鉆進，由2 439.7 m鉆進至2 443.3 m，進尺3.6 m，用時4 h，出口返出巖屑，洗至出口干凈后停泵。
（3）起鉆。起出?73.0 mm外加厚鉆桿251根+?98.0 mm柔性鉆桿2根+?114.0 mm造斜鉆頭。每起10根灌液0.18 m3，共灌4.52 m3。
3.1.2 示例井B
（1）下入造斜鉆具組合。限速度下入?114.0 mm造斜鉆頭×0.07 m+?98.0 mm柔性鉆桿×5.74 m+?73.0 mm正扣鉆桿250根×2 421.77 m。
（2）造斜鉆進。接方鉆桿并放入到造斜位置（2 433.7 m）開始造斜鉆進，雙泵配合，用密度1.1 g/cm3，黏度60 s的鉆井液55 m3正循環(huán)造斜鉆進，泵壓15 MPa，排量650 L/min，鉆壓5～40 kN，轉(zhuǎn)速40～60 r/min，由2 439.7 m造斜鉆進至2 437.4 m，進尺3.7 m，洗井至出口干凈后停泵。
（3）起鉆。起出?73.0 mm外加厚油管250根+?98.0 mm柔性鉆桿+?114.0 mm造斜鉆頭。每起10根灌液0.18 m3，共灌4.50 m3。
3.2 鉆進軌跡測量
鉆井軌跡測量結(jié)果顯示：A井造斜段鉆進3.6 m，水平鉆進49.60 m，水平段井斜角84.13°～ 89.62°；B井造斜段鉆進3.7 m，水平鉆進48.18 m，水平段井斜角86.89°～ 88.76°。
3.3 造斜鉆進參數(shù)記錄
表2和表3分別為A井和B井鉆進時參數(shù)記錄表。由表2可知，A井鉆壓為40 kN，轉(zhuǎn)速為30 r/min，井眼曲率半徑為3.6 m，排量為550 L/min，泵壓為8 MPa，累計造斜時長765 min。由表3可知，B井鉆壓為30 kN，轉(zhuǎn)速為22～52 r/min，井眼曲率半徑為3.7 m，排量為750 L/min，泵壓為15 MPa，累計鉆進時長190 min?？梢夿井鉆壓低、轉(zhuǎn)速高、排量大，造斜曲率半徑大，鉆進速度快，井底巖屑清洗效率較高。
3.4 試驗結(jié)果分析
柔性鉆具水平段鉆進過程中，A井鉆進后期進尺緩慢，結(jié)合ABAQUS仿真模擬結(jié)果認為，隨鉆進深度增加，高鉆壓導(dǎo)致摩擦阻力增加、側(cè)向力增大，進而使井眼曲率半徑變小，鉆壓傳遞效率降低，破巖效率下降，加之排量和泵壓較小，井眼清洗效率低，導(dǎo)致整體進尺較小。
A、B兩井地層、地質(zhì)條件相同，B井相比A井具有高鉆壓、高轉(zhuǎn)速、大排量的特點，井眼清洗效率高、進尺快。高轉(zhuǎn)速傳遞至鉆頭，鉆頭扭矩大，破巖效率高，低鉆壓鉆頭處側(cè)向力較小，造斜井眼曲率半徑大，可實現(xiàn)小鉆壓造斜，造斜鉆進效率高。若要實現(xiàn)高造斜率，小井眼曲率半徑鉆進，需要增大鉆壓、排量和泵壓，但是鉆進摩擦阻力增大，鉆進效率下降；若要提高鉆進效率，在降低鉆壓、提高轉(zhuǎn)速的同時增大排量和泵壓，但這會使造斜曲率半徑變大。
4 結(jié) 論
（1）同一時刻下，靠近鉆頭的柔性鉆具側(cè)向力較小，遠離鉆頭的柔性鉆具所受側(cè)向力較大，且柔性鉆具所受側(cè)向力與井眼曲率半徑成負相關(guān)；井眼曲率半徑越大，所受側(cè)向力越小，井眼曲率半徑越小，側(cè)向力越大。
（2）不同井眼曲率半徑下，柔性鉆具所受軸向力與井眼曲率半徑成正比，井眼曲率半徑越大，所受軸向力越大，且井眼曲率越大，鉆具振動頻率越大，摩擦力和碰撞是鉆壓損耗的主要因素。
（3）隨井眼曲率半徑增大，鉆頭處扭矩逐漸減小，扭矩傳遞效率降低。井眼曲率半徑從3 m增大到4 m時鉆頭扭矩下降最大，從5 m增大到6 m的扭矩下降最小，表明曲率半徑大于5 m之后，柔性鉆具內(nèi)管與外部導(dǎo)向管的摩擦和碰撞是扭矩損耗、鉆頭處扭矩減小的主要原因，但對超短半徑水平井扭矩傳遞影響較小。
（4）要實現(xiàn)高造斜率和小井眼曲率半徑鉆進，在適當(dāng)調(diào)整鉆壓、提高轉(zhuǎn)速同時增大排量和泵壓，提高井眼清洗效率，由此可提高超短半徑水平井鉆進深度，增大泄油面積，進而提高油井產(chǎn)量。
參考文獻
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第一作者簡介：閆壯，生于1997年，2023年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）克拉瑪依校區(qū)石油工程專業(yè)，現(xiàn)為在讀碩士研究生，主要從事油氣井鉆采控制力學(xué)研究。地址：（834000）新疆克拉瑪依市。email：2018290220@qq.com。
通信作者：穆總結(jié)，教授，博士生導(dǎo)師。email：muzongjie@cup.edu.cn。
