降低水平井摩阻的措施分析

黃權

摘 要：本文主要通過影響水平井摩阻的各種因素進行分析，提出了鉆井參數的優化設計方式，對鉆井的井眼軌跡參數的合理設計，鉆具組合的優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場施工的起到一定的指導意義。

關鍵詞：水平井;摩阻;降摩方法

引言

隨著現代鉆井工程的不斷發展，定向井以及水平井鉆井技術的也取得了較快的發展，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為摩阻的原因使得水平井鉆井的施工效率以及鉆井施工的質量受到了嚴重影響，水平井的摩阻問題也引起了鉆井工程技術人員的高度關注。通過對水平井的施工過程中產生摩阻原因，并根據實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行，并有效提升鉆井施工的質量。

1 影響水平井摩阻的因素分析

1.1 鉆井參數對摩阻的影響

在鉆井施工過程中鉆壓以及轉速是非常重要的一種施工參數，鉆壓和轉速對水平井施工中的摩阻的大小有很大的影響。在進行水平井鉆井施工的時候，鉆壓與摩阻之間呈現兩者之間是正比關系，因此，在水平井鉆井施工過程中經常會遇到鉆壓越大鉆井速度越慢現象。這主要是因為如果在鉆井施工過程中施加的鉆壓過大，會導致鉆柱出現嚴重的變形，這樣鉆柱與井壁之間的接觸點增加，導致摩阻增加。轉速對水平井施工摩阻的影響相對較小一些，但是，轉速對水平井鉆井摩阻的影響也不能忽視，這主要是因為如果轉速過低就會導致鉆頭與井壁的接觸時間增加，由此產生的摩阻力也越大，這就使導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尺的情況下就出現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，而井眼曲率數據對水平井施工的摩阻的影響非常大，對于水平井作業現場的井眼軌跡控制實際情況來說，井眼狗腿對水平井摩阻的影響非常明顯，這主要是因為水平井井眼狗腿的不斷增加，會導致管柱與井壁之間的接觸面積增大，從而會導致兩者之間產生的反作用力增加，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;在水平井鉆機施工不斷進行的過程中，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生的巖屑攜帶到地面，同時還能對井壁起到一定的穩定作用，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。而如果泥餅質量不合格會造成泥餅粘附在管柱接箍處，導致環空面積減小，增加了管柱與井壁的接觸面積，導致摩阻增加。

2 降低摩阻的措施

2.1 優化鉆井參數

在油田實際水平井鉆井過程中，如果鉆井壓力過小會導致鉆頭機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場的相關人員要充分結合的鉆井施工的實際情況，在保證其余鉆井參數不變的情況下，對鉆壓進行試驗，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速，這樣才能有效降低水平井鉆井磨阻。

2.2 合理進行井眼軌跡設計

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行優化設計。在進行水平井井眼軌跡的設計過程中，井眼軌跡的設計方案比較多，但是水平井造斜點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生嚴重的影響，因此，水平井鉆井的井眼軌跡的優化設計首先必須要進行的造斜點以及井眼全角變化率的的優化設計，在現代計算機技術的基礎上對井眼軌跡進行建模分析，并對某一井眼軌跡方案下的磨阻進行模擬，在確保最小全角變化率的情況下，井眼軌跡設計方案要保證鉆井施工磨阻處于最小狀態下[2]。

2.3 優化下部鉆具組合

下部鉆組組合的優化首先要對下部鉆具組合進行最大程度的優化，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。因為當水平井鉆井施工鉆進到水平段的時候，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的添加潤滑劑，這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施。

參考文獻：

[1]楊勇，邵兵，王風銳，倪元勇，田煒，崔樹清，楊益涵，閆相禎. 復雜結構井管柱力學模型及動態三維數字井筒[J]. 石油學報，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.