水平井钻柱动态摩阻扭矩计算与分析

作     者：祝效华 李柯 安家伟 Zhu Xiaohua;Li Ke;An Jiawei

作者机构：西南石油大学机电工程学院 

出 版 物：《天然气工业》 (Natural Gas Industry)

年 卷 期：2018年第38卷第8期

页      面：75-82页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

基　　金：四川省青年科技创新团队项目“钻井提速”(编号:2017TD0014) 四川省科技计划国际合作计划项目“随钻扩眼钻具系统非线性振动特性及扩眼工艺参数优化研究”(编号:2016HH0008) 

主　　题：页岩气 常规水平井 大斜度井 勺型水平井 接触摩擦强度 扭矩 钻压传递效率 极限延伸钻进长度 

摘      要：国内近年的页岩气开采水平井井型主要有常规水平井、大斜度井和勺型水平井,为便于施工决策,有必要对上述3种井型的摩阻扭矩特性、钻压传递效率、重点关注井段或环节、极限延伸钻进长度等进行研究。为此,以上述3种水平井井型为分析对象,基于全井钻柱动力学模型和全井钻柱系统动态特性仿真计算,探究了其摩阻扭矩、载荷传递和延伸钻进情况,并在四川盆地长宁地区的3口对应井型页岩气井进行了现场应用实验。研究结果表明:(1)勺型水平井造斜段后半段的接触摩擦强度很高,造斜段后段接触强度是稳斜段接触强度的1.67倍,造斜段的总接触力是大斜度水平井的1.62倍;(2)大斜度水平井稳斜段的接触摩擦强度不仅高于造斜段,而且也高于相同井深的3种井型中的任一特征段;(3)3种井型延伸钻进中钻柱的工作应力都不大,但对于勺型水平井的弯曲段,延伸钻进时还需要重点关注稳斜段钻柱的扭断问题;(4)勺型水平井的钻压传递效率低于常规水平井和大斜度井。结论认为,该研究成果初步揭示了3种页岩气水平井井型的摩阻扭矩特性和主动载荷传递机理,指出了安全评估重点关注井段,对页岩气水平井的高效安全施工具有参考价值。