遼河油田水平井測試管柱相關(guān)分析

林育森　郭登明

摘要：桿管柱是油氣鉆采工程中最重要的下井工具。油氣井桿管柱在充滿流體的狹長井筒內(nèi)工作，在各種力的作用下，處于十分復(fù)雜的受力、變形和運動狀態(tài)。文章利用三次樣條插值方法對水平井井眼數(shù)據(jù)進(jìn)行了插值計算，求出了全角變化率，對井下工具的通過性進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上研究了水平井測試管柱的受力情況，建立了水平井測試管柱的軟桿模型，求出了管柱在不同井段的摩擦阻力，得出了管柱上提、下放過程的大鉤載荷，為水平井開發(fā)和小修施工作業(yè)的順利進(jìn)行打下了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：水平井；測試管柱；井眼曲率；摩擦阻力

中圖分類號：TE353 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）30-0112-03

1 概述

桿管柱是油氣鉆采工程中最重要的下井工具。油氣井桿管柱在充滿流體的狹長井筒內(nèi)工作，在各種力的作用下，處于十分復(fù)雜的受力、變形和運動狀態(tài)。國內(nèi)外學(xué)者對定向井、水平井、大位移井的管柱受力及變形問題進(jìn)行了大量的研究，建立了對應(yīng)的力學(xué)模型。但這些模型主要集中在定向井和水平井鉆柱受力分析，預(yù)測井底鉆壓和優(yōu)化井眼軌跡和鉆柱的優(yōu)化設(shè)計，沒有專門針對測試管柱的模型，也沒有用于大位移井測試管柱力學(xué)分析的軟件，大位移井測試管柱的力學(xué)分析手段主要還是手工計算，由于其計算復(fù)雜、工作量大，工程實踐中主要是根據(jù)直井的受力情況進(jìn)行估算。本文對水平井井眼數(shù)據(jù)進(jìn)行了插值計算，求出了全角變化率，并在此基礎(chǔ)上研究了水平井測試管柱的受力情況，求出了管柱在不同井段的摩擦阻力，并在此基礎(chǔ)上求出了管柱上提、下放過程的大鉤載荷，這是做好水平井開發(fā)和小修施工作業(yè)的基礎(chǔ)。

2 井眼軌跡數(shù)據(jù)處理

3 水平井測試管柱力學(xué)分析

水平井管柱是油氣鉆采工程中最重要的下井工具。水平井桿管柱在充滿流體的狹長井筒內(nèi)工作，在各種力的作用下，處于十分復(fù)雜的受力、變形和運動狀態(tài)。對水平井桿管柱進(jìn)行系統(tǒng)全面、準(zhǔn)確的力學(xué)分析，基本假設(shè)如下：桿管柱處于線彈性變形狀態(tài)；桿管柱橫截面為圓形或圓環(huán)形；略去剪力對桿管柱變形的影響。

3.1 造斜井段摩擦阻力求解

4 計算實例

5 結(jié)語

從上表的計算結(jié)果可以看出，水平井起下管柱時，在垂直井段摩擦阻力較小，大鉤載荷主要是重力，在造斜開始以后，摩擦力的影響開始顯著增加；上提時，當(dāng)遇到上提拉力大于相應(yīng)上提鉤載時，說明上提遇阻，應(yīng)當(dāng)下放一下，再進(jìn)行上提，這樣反復(fù)幾次即可；下放時，當(dāng)遇到井口拉力小于相應(yīng)下放鉤載時，說明下放遇阻，應(yīng)當(dāng)上提一下，再進(jìn)行下放，這樣反復(fù)幾次即可。

參考文獻(xiàn)

[1] 杜春常.用三次樣條模擬定向井井眼軌跡[J].石油學(xué)報，1988，（1）：112-120.

[2] 魯港，李曉光，單俊峰.平均井眼曲率的計算[J].鉆采工藝，2007，30（4）：149-151.

[3] 程昌均，章亮熾.結(jié)構(gòu)的屈曲與分叉[M].蘭州：蘭州大學(xué)出版社，1991：27-38.

[4] 戴江，李子豐，余振東，等.斜井、定向井及水平井中管

柱軸向摩擦阻力分析 [J].天然氣技術(shù)，2008，2（3）：22-23.

作者簡介：林育森（1979-），長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2009級機(jī)械及工程專業(yè)研究生，工程師，研究方向：石油鉆修設(shè)備設(shè)計；郭登明（1963-），長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授，工學(xué)碩士，研究方向：石油機(jī)械的科研與設(shè)計。

（責(zé)任編輯：劉 晶）