全角变化率对水平井钻井摩阻的影响

摘要

在水平井钻井作业中,较大的摩阻影响钻井作业效率.钻井设计阶段对摩阻预测时常忽略井眼轨道全角变化率的影响;实钻中也缺少对全角变化率影响摩阻的定量分析.为此,建立了轴向拉力、弯曲侧向力、管柱重力引起的管柱侧向力力学模型,分析发现管柱轴向拉力和管柱自重是影响管柱侧向力的主要力,而中长半径水平井的弯曲侧向力对管柱侧向力的贡献量不超过管柱自重的14％.分析了全角变化率对水平井直井段、造斜段、水平井段钻井摩阻的影响,建立了直井段和水平段全角变化率的控制方程.为降低水平井钻井摩阻,建议:水平井垂深越深、管柱拉力附加系数越大,应保持上部直井段全角变化率在更小的范围内,如3000m垂深上部井段、管柱拉力附加系数0.5、1000m全角变化率应控制在0.5°/30m以内;造斜段轨道在上部井段应采用低造斜率轨道,中后期适当提高造斜率,实钻中在保证中靶前提下应尽可能降低滑动比例,多采用复合钻井钻进;水平井段某处最大全角变化率应根据后续井段摩阻力大小反向控制,如若控制拉侧力不超过钻柱自重的0.35、水平井段为1000m、摩阻系数为0.3下,全角变化率应控制2°/30m以内.