【摘要】目前，因?yàn)樗骄@井增斜軌跡的不同，剖面主要可以區(qū)分為三大類：第一雙增剖面、第二變曲率單增剖面以及圓弧單增剖面。下文通過介紹雙增剖面，對修井過程中修井管柱以及油層套管的受力情況進(jìn)行綜述探討。

　　【關(guān)鍵詞】水平井;修井工藝

　　前言

　　目前，測錄井、鉆井以及完井工藝技術(shù)運(yùn)用日益提高。一般情況下，直井和斜井中采用較多的是分層分采、填砂、注灰及防砂等修井工藝技術(shù);因?yàn)樗骄你@井方式特殊，在實(shí)施修井管起下、打撈以及鉆、磨、銑等工序時(shí)，對油層套管的磨損也是一個(gè)刻不容緩需要處理的問題。水平井鉆井雙增剖面的井身結(jié)構(gòu)有直井段-增斜段-穩(wěn)斜段-增斜段-水平井段組成。

　　1.下放修井管柱施工時(shí)水平井井身結(jié)構(gòu)中各段的受力分析

　　1.1直井段

　　一般情況下直井段套管是鉛直向下的，修井管受到重力影響，重量會集中在套管中心線上，一般產(chǎn)生在修井管柱下放過程中，原因是修井管柱在下放時(shí)產(chǎn)生的圓周晃動(dòng)和上下顫動(dòng)造成。管柱與套管間的磨損小，主要在于其兩者之間的接觸缺少固定點(diǎn)、時(shí)間短，接觸時(shí)管柱對套管內(nèi)壁產(chǎn)生的正壓力小且數(shù)值不穩(wěn)定。因此，在直井段內(nèi)管柱與層套管之間的磨損最小，故對油層套管的損害最小。

　　1.2增斜段

　　修井管柱通過造斜點(diǎn)逐漸進(jìn)入增斜段1后，由于油層套管的斜度相對于直井段中心線由0°開始逐漸增大，修井管柱出現(xiàn)彎曲，并在重力及油層套管的斜度作用下，與油層套管底部開始逐漸出現(xiàn)穩(wěn)定的固定接觸，并沿著增斜段1內(nèi)的油層套管底部延伸下去，進(jìn)而形成一條穩(wěn)定的接觸線。正壓力‘N’隨著油層套管斜度增加而逐漸增大，摩擦力也隨之增大，正壓力‘△N’則與修井管柱材質(zhì)及增斜段1的曲率半徑相關(guān)。因此，在增斜段1內(nèi)修井管柱與油層套管之間將產(chǎn)生相互磨損，且磨損點(diǎn)是固定不變，對油層套管的保護(hù)是極為不利的。這也是現(xiàn)場施工時(shí)修井管柱在進(jìn)入增斜段后懸重增加緩慢的原因之一。

　　1.3穩(wěn)斜段

　　修井管柱通過增斜段1進(jìn)入穩(wěn)斜段后，油層套管的斜度不再增加，基本穩(wěn)定在同一斜度上。修井管柱則恢復(fù)自由直度，并在重力及油層套管的斜度作用下，在油層套管底部穩(wěn)定接觸，形成一條穩(wěn)定的接觸線。由于在該段內(nèi)油層套管斜度不再變化，故分布在該段內(nèi)各點(diǎn)上的正壓力‘N’值趨于一致，因此產(chǎn)生在該段內(nèi)各點(diǎn)上摩擦阻力的大小也基本趨于一致。雖然在穩(wěn)斜段內(nèi)修井管柱與油層套管之間摩擦阻力的大小變化不大，但是對油層套管的磨損點(diǎn)、線是固定不變。因此，對該段內(nèi)油層套管的保護(hù)同樣是不利的。

　　1.4增斜段

　　修井管柱經(jīng)過穩(wěn)斜段逐漸進(jìn)入增斜段2后，油層套管的斜度從穩(wěn)斜段的斜度值開始逐漸增大，逐漸接近于90°。修井管柱再次出現(xiàn)彎曲，并在重力及油層套管的斜度作用下，緊貼在油層套管底部表面上向下延伸。這時(shí)，修井管柱對油層套管表面的正壓力‘N’，隨著油層套管斜度增加而逐漸增大，再加上修井管柱在通過增斜段抗彎曲時(shí)所產(chǎn)生的反作用力‘F’作用在油層套管表面上的正壓力‘△N’，將產(chǎn)生更大的摩擦力。因此，在增斜段2內(nèi)修井管柱對油層套管的磨損更大，且磨損位置不變。

　　1.5水平段

　　在進(jìn)入水平段后，本段套管基本上處于水平狀態(tài)。修井管柱又可以恢復(fù)自由直度，抗彎曲時(shí)作用在套管表面上的正壓力‘△N’隨之消失。修井管柱僅在重力作用下，與油層套管底部穩(wěn)定接觸，但是修井管柱對油層套管底部表面的正壓力‘N’卻達(dá)到了最大值，幾乎等于修井管柱的重量‘G’。同時(shí)，在水平段內(nèi)要對油、水層井段進(jìn)行射孔或進(jìn)行先期篩管完井，射孔炮眼或篩管篩眼造成油層套管表面凹凸不平，大幅增加了摩擦系數(shù)‘μ’的數(shù)值，這使得修井管柱在水平段受到的摩擦阻力更大，進(jìn)而對油層套管造成更大的磨損。這也是現(xiàn)場施工時(shí)修井管柱在進(jìn)入水平段后懸重不但不增加，有時(shí)反而下降的原因之一。

　　2.上提修井管柱施工時(shí)水平井井身結(jié)構(gòu)中各段的受力分析

　　2.1直井段

　　水平井上提全井修井管柱時(shí)，直徑段內(nèi)修井管柱受下部斜井段、水平段修井管柱的重量及摩擦力的影響，其中心線沿水平井的方向偏離油層套管的中心線，尤其在直徑段下部造斜點(diǎn)以上附近，修井管柱與油層套管造斜點(diǎn)以上附近套管發(fā)生接觸并產(chǎn)生摩擦，摩擦阻力的大小與修井管柱上提速度，斜井段、水平段內(nèi)修井管柱的重量、摩擦力及修井管柱的材質(zhì)有關(guān)。修井管柱的材質(zhì)好、彈性強(qiáng)則能夠減少在該段的摩擦力。

　　2.2增斜段

　　增斜段1內(nèi)修井管柱上受直徑段修井管柱的拉力，下受斜井段、水平段修井管柱的重量及摩擦力的影響，其會離開油層套管的底部與油層套管的上部形成穩(wěn)定接觸，并在拉力作用下在油層套管上部表面上形成正壓力‘N’產(chǎn)生摩擦，其摩擦力的大小與直徑段修井管柱的上提拉力。修井管柱的材質(zhì)好、彈性強(qiáng)則能夠減少在該段的摩擦力。

　　2.3穩(wěn)斜段

　　在進(jìn)行井上提管柱施工時(shí)，在穩(wěn)斜段、增斜段1、水平段內(nèi)的管柱和套管的受力狀況基本與下放修井管柱一樣。若修井管柱在水平段內(nèi)出現(xiàn)遇卡跡象，需要進(jìn)行大負(fù)荷解卡，因?yàn)樯咸崂υ龃蠖蕉蝺?nèi)修井管柱被卡不可以上移，與此同時(shí)在穩(wěn)斜段、增斜段2、水平段內(nèi)的修井管柱在拉力作用下會脫離油層套管的底部及上部接觸，對其上部表面形成正壓力‘N’并產(chǎn)生摩擦阻力，造成套管磨損。

　　結(jié)束語

　　綜上所述，在水平井內(nèi)起下、上提管柱過程時(shí)，對于油管受力變化的解析，一般是非常平滑、無彎曲的鉆井軌跡下總結(jié)出來的。現(xiàn)實(shí)的鉆井軌跡不太一樣，在直徑段的鉆井軌跡較好，其垂直度較高、彎曲較少能平穩(wěn)過渡，故修井管柱與油層套管之間的受力關(guān)系變的相對復(fù)雜，但基本上仍符合上述分析結(jié)果。

　　【參考文獻(xiàn)】

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