大斜度井中不同管柱下入的可行性分析

劉永剛 陳春梅

【摘要】隨著勘探開發(fā)的不斷深入，大斜度井的數(shù)量越來越多。本文從大斜度井完井管柱下入過程中有無扶正器對完井管柱下入可行性進行分析。運用幾何分析、力學(xué)建模等方法，建立完井管柱在大斜度井眼條件下下入的可行性分析模型。

【關(guān)鍵詞】大斜度井 幾何相容性 鉆井

選擇合理的扶正器需要了解扶正器的各種參數(shù)。APIlOD對扶正器的各種參數(shù)進行了定義。

（1）啟動力，將扶正器推進上層套管的力；

（2）下人力或移動力，即扶正器彈性片對井壁的摩擦阻力；

（3）復(fù)位力，扶正器的扶正能力。復(fù)位力越高，居中效果越好。

由于扶正器的外徑比管柱更大，所以帶扶正器的完井管柱更難順利下入預(yù)定井段。如何能夠順利下入帶扶正器的完井管柱是能否順利完井的關(guān)鍵任務(wù)。

2.1 單扶正器完井管柱與井眼相容性分析

假設(shè)完井管柱剛度較大，而且不允許彎曲，在下入過程中保持直線狀態(tài)。并且認為井壁也為剛性，井徑無擴大，在完井管柱和井壁之間留有間隙f。

計算得出：（式5）

上式中13.752是經(jīng)過單位換算而導(dǎo)出的系數(shù)。

式中：

Km——限制的最大井眼曲率，°/30m；D——扶正器外徑，m；DT——套管外徑，m；l——套管長度，m；f ——間隙值，m。

2.2 多扶正器完井管柱與井眼相容性分析

斜井較直井需要更多的扶正器，但扶正器多，往往會增加完井管柱在井眼中的阻力，完井管柱下行困難。在斜度大的長井段一般一根套管上加一個扶正器。由于扶正器之間間距比較短，在大斜度井段更容易造成幾何不相容而影響完井過程[3]。

為保證固井質(zhì)量，通常在大斜度井段和水平井段需采用多扶正器管串結(jié)構(gòu)[4]。在多扶正器管串結(jié)構(gòu)中，由于扶正器的作用，在大造斜率井段的下入過程中，由于井眼曲率的影響，極有可能出現(xiàn)某些扶正器緊貼上井壁，而某些扶正器緊貼下井壁的情況，這就容易造成完井管柱硬卡或扶正器自鎖等現(xiàn)象。

2.2.1 井眼不擴大時管柱可下入的最大允許井眼曲率推導(dǎo)

假設(shè)完井管柱剛度較大，而且不允許彎曲，在完井管柱下入過程中保持直線狀態(tài)。并且認為井壁也為剛性，井徑無擴大，在完井管柱外部和井壁之間留有間隙f。（式8）

式中：

K——限制的最大井眼曲率，度/30m；D——扶正器直徑，m；DT——套管外徑，m；l——套管長度，m；f——間隙值，m

2.2.2 在井眼不擴大扶正器外徑不相等時完井管柱允許通過的最大井眼曲率推導(dǎo)

以下計算是在井眼無擴大時的一種特殊情況，當(dāng)下部扶正器與井眼直徑相等，上部也帶有一個扶正器，但扶正器外徑比井眼直徑小。