长水平段水平井井眼轨道优化设计方法.pdf

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1、2013年第40卷第3期探矿工程(岩土钻掘工程)35长水平段水平井井眼轨道优化设计方法胥豪，董志辉(中石化胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营257017)摘要：井眼轨道优化设计是长水平段水平井降低摩阻扭矩的有效途径之一，利用先进的计算机软件对轨道设计关键参数进行优选，可以得到优化轨道设计，从而达到降低施工难度的目的。结合华北油田某井工程实列，论述了长水平段水平井井眼轨道优化设计方法。关键词：长水平段水平井；轨道；优化；摩阻；扭矩中图分类号：TE243文献标识码：A文章编号：1672—7428(2013)03—0035—03WellboreTrajectoryOp

2、timizationDesignMethodsforLongHorizontal-sectionWelI／XUHao，DONGZhi—hui(DrillingTechnologyResearchInstitute，ShenSiPetroleumAdministrationBureau，DongyingShandong257017，China)Abstract：Optimizationdesignofwellboretrajectoryisoneofthemosteffectivewayforlonghorizontal-sectionhorizontalwellto

3、reducethefrictionandtorque．Usingadvancedcomputersoftware，thekeyparametersofwellboretrajectorycanbeoptimized，whichcandecreasetheconstructiondifficulty．BasedonaprojectcaseinNorthChinaoilfield，thedesignmeth—odoflonghorizontal—sectionwellboretrajectoryisintroduced．Keywords：longhorizontal-s

4、ectionhorizontalwell；trajectory；optimization；friction；torque长水平段水平井的主要特点在于水平段长度较的摩阻，而且起钻时钻柱所受的摩阻在钻柱所有作长；又由于不同于普通大位移定向井，其井斜角多在业工况中是最大的。在起钻过程中，会出现大钩载90。左右，因此形成了长水平段水平井施工的最大困荷的最大值、钻柱所受的轴向力最大值，这将可能导难，即管柱在井内的摩阻和扭矩特别大。在相同工致现场提升设备的提升能力不够，或者钻柱强度不况下，长水平段水平井的水平段长度延伸能力主要够，但是就目前的钻机设备提升能力和钻具的抗拉取决于管

5、柱摩阻扭矩的大小；或者说长水平段水平强度而言，起钻不应当成为最困难的工况。井延伸能力取决于克服管柱摩阻扭矩的技术水平和(2)下钻。下钻过程中钻柱摩阻的方向与重力能力。方向相反，所以大钩载荷和钻柱轴向受力都不会太减小长水平段水平井摩阻扭矩的方式方法有很大，不会出现钻机提升能力不够或者钻柱强度不够多，首先从井眼轨道设计入手，设计出摩阻扭矩最小的情况；但是下钻过程中如果摩阻很大，甚至可能会的井眼轨道是长水平段水平井摩阻扭矩控制技术的出现大钩载荷为零的情况，导致下钻下不下去的现关键之一，而长水平段水平井设计的基本原则则在象。国内目前长水平段水平井钻井多采用顶驱系统于降低摩阻

6、和扭矩。进行钻进，可在下放钻具的同时旋转钻具，使一部分轴向摩阻变为周向摩阻，从而大大减小轴向摩阻。1最困难作业工况分析因此，下钻工况不应当成为最困难的工况。长水平段水平井作业的工况也不外乎起钻、下(3)旋转钻进。旋转钻进时下部钻具承受着轴钻、滑动钻进、旋转钻进、划眼、下套管油管等作业工向压力，上部钻柱承受着轴向拉力，全井钻具承受着况。对应不同的工况，管柱的受力也不相同，所遇到破岩和旋转摩阻产生的扭矩，同时还有少量的轴向的困难也不同，哪种工况的作业难度最大，则可能成摩阻。此工况时钻柱轴力不是很大，但是所承受的为整口井施工的制约因素，因此，轨道设计时需首先扭矩是所有工况

7、下的最大值，甚至会出现钻柱强度考虑作业难度最大的工况。不够的问题，所以旋转钻进时应当考虑钻柱扭(1)起钻。起钻时大钩需要承受全部的钻柱重矩。力和提升加速阶段的动载荷，还要承受井眼对钻柱(4)滑动钻进。滑动钻进时全井钻柱不旋转，收稿日期：2012—12—21作者简介：胥豪(1982一)，男(汉族)，四川绵阳人，中石化胜利石油管理局钻井工艺研究院工程师，石油工程专业，从事定向井、水平井技术服务工作，山东省东营市北一路827号钻井院钻井所，xuhaoswpi@yahoo．con．cn。36探矿工程(岩土钻掘工程)2013年第40卷第3期只有轴向运动，其状态基本与下钻相