黃權(quán)

摘 要：本文主要通過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)計方式，對鉆井的井眼軌跡參數(shù)的合理設(shè)計，鉆具組合的優(yōu)化選擇以及對鉆井液性能的配合等幾種方式來的降低水平井的摩阻，希望能對水平井鉆井的現(xiàn)場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，大位移、長水平段水平井的鉆井施工越來越頻繁，但是在水平井的施工過程中因?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，水平井的摩阻問題也引起了鉆井工程技術(shù)人員的高度關(guān)注。通過對水平井的施工過程中產(chǎn)生摩阻原因，并根據(jù)實(shí)際情況來合理的采取措施來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)對摩阻的影響

在鉆井施工過程中鉆壓以及轉(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程中經(jīng)常會遇到鉆壓越大鉆井速度越慢現(xiàn)象。這主要是因?yàn)槿绻阢@井施工過程中施加的鉆壓過大，會導(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)速對水平井施工摩阻的影響相對較小一些，但是，轉(zhuǎn)速對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)速過低就會導(dǎo)致鉆頭與井壁的接觸時間增加，由此產(chǎn)生的摩阻力也越大，這就使導(dǎo)致水平井鉆井過程中如果采取滑動鉆井得方式由于鉆速非常慢，甚至在鉆井施工還沒有取得進(jìn)尺的情況下就出現(xiàn)了卡鉆或者黏吸等問題[1]。

1.2 井眼狗腿對摩阻的影響

井眼狗腿就是通常意義上講的井眼曲率，在水平井的施工過程中井眼曲率是一個非常重要的施工參數(shù)，而井眼曲率數(shù)據(jù)對水平井施工的摩阻的影響非常大，對于水平井作業(yè)現(xiàn)場的井眼軌跡控制實(shí)際情況來說，井眼狗腿對水平井摩阻的影響非常明顯，這主要是因?yàn)樗骄酃吠鹊牟粩嘣黾樱瑫?dǎo)致管柱與井壁之間的接觸面積增大，從而會導(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 下部鉆具組合對摩阻的影響

下部組合主要是通過鉆柱的剛性以及鉆柱的長度來影響水平井的摩阻。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程中的摩阻;在水平井鉆機(jī)施工不斷進(jìn)行的過程中，鉆柱的長度也會不斷增加，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 鉆井液性能對摩阻的影響

在水平井鉆井施工過程中，鉆井液的主要作用是將鉆井過程中產(chǎn)生的巖屑攜帶到地面，同時還能對井壁起到一定的穩(wěn)定作用，對地層壓力也能起到很好的平衡作用，對鉆具能起到一定的潤滑作用，另外還能完成水動力的傳輸。由此可見，鉆井液能夠很好的完成井眼清洗、穩(wěn)定井壁、潤滑鉆具等作用，而上述幾種因素對水平井的摩阻有很大的影響，在水平井鉆井施工過程中，如果鉆井液的比重較大，鉆具就會在內(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)際水平井鉆井過程中，如果鉆井壓力過小會導(dǎo)致鉆頭機(jī)械破碎巖層的能力不足，另外還會造成鉆井速度降低;而如果在鉆井過程中設(shè)置的鉆壓過大會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

在水平井鉆井施工過程中井眼曲率主要是通過鉆井工程設(shè)計而來，因此，要想將有效控制鉆井施工磨阻，就要針對井眼軌跡進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。在進(jìn)行水平井井眼軌跡的設(shè)計過程中，井眼軌跡的設(shè)計方案比較多，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對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，在現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上對井眼軌跡進(jìn)行建模分析，并對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井斜角30度，以此來替代鉆鋌，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程中的磨阻。

2.4 優(yōu)化鉆井液性能

鉆井液的性能對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不斷增加，這時候要保證鉆井液具有的優(yōu)良的潤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程中要適當(dāng)?shù)奶砑訚櫥瑒@樣就能改善鉆井液的潤滑性能，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

綜上所述，在水平井鉆井施工過程中，磨阻不可能被完全消除，因此，只要通過研究找出影響磨阻的原因，并有針對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，崔樹清，楊益涵，閆相禎. 復(fù)雜結(jié)構(gòu)井管柱力學(xué)模型及動態(tài)三維數(shù)字井筒[J]. 石油學(xué)報，2015，36（03）：385-394.

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