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1、第二課使用摩阻軟件確定水平井的延伸極限 熊歆斌 2012.3.21NDS WEBEX系列課程課程概要大位移水平井的問題水平井延伸極限的相關(guān)因素使用摩阻軟件確定延伸極限 屈曲的基本概念 屈曲極限的確定 延伸極限的摩阻敏感因素 如何提高延伸極限大位移水平井的問題大位移水平井大位移水平井 水平位移超過水平位移超過3000米；平垂比大于米；平垂比大于2可歸納為四大基本問題可歸納為四大基本問題 管柱在井內(nèi)的摩阻摩扭問題；管柱在井內(nèi)的摩阻摩扭問題； 測量與軌跡控制問題；測量與軌跡控制問題； 井眼清潔問題；井眼清潔問題； 井眼穩(wěn)定問題；井眼穩(wěn)定問題；水平井延伸極限的相關(guān)因素從大的方面從大的方面 工程方面（鉆

2、機(jī)負(fù)荷、鉆柱強(qiáng)度、泵壓等）工程方面（鉆機(jī)負(fù)荷、鉆柱強(qiáng)度、泵壓等） 地質(zhì)方面（油藏地層、三壓力、井壁穩(wěn)定）地質(zhì)方面（油藏地層、三壓力、井壁穩(wěn)定）從工程設(shè)計角度從工程設(shè)計角度 摩阻分析確定鉆機(jī)負(fù)荷、鉆柱強(qiáng)度鉆機(jī)負(fù)荷、鉆柱強(qiáng)度 水力分析確定泵壓、當(dāng)量密度、攜巖能力泵壓、當(dāng)量密度、攜巖能力 井壁穩(wěn)定分析井壁穩(wěn)定性使用摩阻軟件確定延伸極限對一般水平井而言，摩阻問題是主要制約因素對一般水平井而言，摩阻問題是主要制約因素 鉆柱起鉆負(fù)荷很大，下鉆阻力很大；鉆柱起鉆負(fù)荷很大，下鉆阻力很大； (摩阻摩阻) 滑動鉆進(jìn)時加不上鉆壓，鉆速很低；滑動鉆進(jìn)時加不上鉆壓，鉆速很低； (屈曲屈曲) 旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時扭矩大，導(dǎo)致鉆柱強(qiáng)

3、度破壞；旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時扭矩大，導(dǎo)致鉆柱強(qiáng)度破壞； (扭矩扭矩) 鉆柱與套管摩擦，套管磨損嚴(yán)重，甚至磨穿；鉆柱與套管摩擦，套管磨損嚴(yán)重，甚至磨穿； (側(cè)向力側(cè)向力) 套管下入困難，甚至下不到底；套管下入困難，甚至下不到底； (下套管摩阻下套管摩阻) 導(dǎo)致嚴(yán)重的粘滑振動導(dǎo)致嚴(yán)重的粘滑振動(Stick/Slip Vibration); (振動振動)滑動定向核心問題是屈曲在確定水平井延伸極限時，最主要的決定因素在確定水平井延伸極限時，最主要的決定因素就是鉆桿是否發(fā)生屈曲。如果發(fā)生屈曲，鉆壓就是鉆桿是否發(fā)生屈曲。如果發(fā)生屈曲，鉆壓無法正常到達(dá)鉆頭，嚴(yán)重的導(dǎo)致鉆具自鎖，最無法正常到達(dá)鉆頭，嚴(yán)重的導(dǎo)致鉆具自鎖，

4、最終導(dǎo)致無法鉆進(jìn)。終導(dǎo)致無法鉆進(jìn)。因此，通過鉆柱力學(xué)分析，施工中，鉆具不會因此，通過鉆柱力學(xué)分析，施工中，鉆具不會發(fā)生屈曲的最大井深，就是該水平井在摩阻力發(fā)生屈曲的最大井深，就是該水平井在摩阻力學(xué)方面的最大極限（一般情況下，此時抗拉，學(xué)方面的最大極限（一般情況下，此時抗拉，抗扭等校核安全系數(shù)都還比較大）。抗扭等校核安全系數(shù)都還比較大）。屈曲的基本概念當(dāng)鉆桿承受過大的軸向壓力時，鉆桿會失效變彎，導(dǎo)致屈曲。一旦軸向壓力超過當(dāng)鉆桿承受過大的軸向壓力時，鉆桿會失效變彎，導(dǎo)致屈曲。一旦軸向壓力超過了正弦臨界屈曲力，鉆柱會發(fā)生正弦屈曲（蛇形）。在這個階段，鉆柱會沿著井了正弦臨界屈曲力，鉆柱會發(fā)生正弦屈曲（

5、蛇形）。在這個階段，鉆柱會沿著井眼的低邊如蛇狀彎曲。眼的低邊如蛇狀彎曲。繼續(xù)增加鉆壓，將導(dǎo)致鉆柱的軸向壓力繼續(xù)增加，如果超過了螺旋臨界屈曲力，繼續(xù)增加鉆壓，將導(dǎo)致鉆柱的軸向壓力繼續(xù)增加，如果超過了螺旋臨界屈曲力，鉆柱將由正弦彎曲過渡到螺旋彎曲，即沿著井壁盤成螺旋狀。鉆柱將由正弦彎曲過渡到螺旋彎曲，即沿著井壁盤成螺旋狀。屈曲極限的確定1 在在“直直”井眼中，井眼中，Dawson-Paslay公式公式 根據(jù)公式可以看出，如下情況下將很容易發(fā)生屈曲：井斜角較小的地方；薄壁和較輕的鉆具；較大的間隙；屈曲極限的確定2 在彎曲井眼中，在彎曲井眼中，API RP7G附錄附錄A16 Fb正壓力正壓力 E彈性模

6、量彈性模量 I極慣性矩極慣性矩 hc鉆具與井眼間隙鉆具與井眼間隙 RL方位曲率半徑方位曲率半徑 Weq當(dāng)量鉆具線重當(dāng)量鉆具線重 Bvmin最小曲率最小曲率 Bvmax最大曲率最大曲率 Wm鉆具浮線重鉆具浮線重 井斜角井斜角延伸極限的摩阻敏感因素 摩阻摩阻影響最大影響最大 側(cè)向力側(cè)向力 摩阻系數(shù)摩阻系數(shù) 鉆壓鉆壓臨界破巖鉆壓臨界破巖鉆壓 施工方式施工方式 滑動鉆進(jìn)滑動鉆進(jìn) 旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn) 鉆具強(qiáng)度鉆具強(qiáng)度 抗拉抗扭抗拉抗扭 屈服極限屈服極限如何提高延伸極限 從設(shè)計上從設(shè)計上 優(yōu)化軌跡和鉆具，減少摩阻（懸鏈線軌道或準(zhǔn)懸鏈線；優(yōu)化軌跡和鉆具，減少摩阻（懸鏈線軌道或準(zhǔn)懸鏈線；降低造斜率；）降低造斜率；） 采用較粗的鉆具和較細(xì)的井身結(jié)構(gòu)；采用較粗的鉆具和較細(xì)的井身結(jié)構(gòu)； 外徑不變情況下，采用較厚的鉆具（倒裝加重）；外徑不變情況下，采用較厚的鉆具（倒