考虑岩屑影响的大位移井机械延伸极限研究

郭骁 李思洋 周蒙恩 孟庆威 张菲菲

1.长江大学石油工程学院；2.川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司；3.大庆钻探工程公司地质录井一公司

大位移井的井眼轨迹在地层中水平延伸较长距离，可以增大油气层的裸露面积，大位移井眼连通多个储层，使得后期的储层改造和增产较为便利，增产效果明显。大位移井的应用减少了钻井的数量，节约了开发成本，提高了效益。但是在大位移井施工中，较多的大位移井下钻作业存在困难，所以对管柱的摩阻扭矩与大位移井极限延伸的研究是解决此类问题重要的一环。

钻柱力学方面，国内外学者先后建立了“软杆”和“刚杆”模型来研究管柱在井眼中的受力情况，并逐步加以改进。对于大位移井，岩屑堆积对井眼中摩阻扭矩的影响不可忽视。在延伸极限方面，高德利［1］提出了大位移井延伸极限的概念，闫铁［2］、付建红［3］、黄文君［4-5］等人对大位移井延伸极限做出修正与改进。本文利用井眼清洁与摩阻扭矩耦合模型做出大位移井机械极限延伸预测。

1 井眼清洁与摩阻扭矩耦合模型

图1 左表示环空中存在岩屑时的钻柱受力情况，其中wbpRdβ 表示钻柱单元体自重，wcRdβ表示钻杆单元体与井壁之间的接触力，µwcRdβ为摩擦阻力F和F+dF表示钻柱单元体两端的轴向力；岩屑床对钻柱受力的具体影响如图1 右所示，岩屑床对钻柱，受力的影响复杂且不可忽略，其中内部的力Fp、Frp、Fr、Fcw和Ffw表示岩屑床对钻杆不同方向的复杂相互作用。为了模拟岩屑对钻柱运动的确切影响，需要钻柱在整个井眼中的位置，通过复杂的有限元模拟才能获得。……