钛合金钻杆在页岩气长水平段的延伸钻进能力分析

摘要

页岩气井的发展方向是垂深更深、水平段更长,长水平段延伸钻进困难已成为制约深层长水平段页岩气井效益开发主要的瓶颈,而采用轻质钻杆则是解决页岩气井水平段延伸钻进难题的方案之一.为了定量化评价钛合金钻杆在页岩气长水平段的延伸钻进能力,基于Hamilton原理建立全尺寸钛合金钻柱动力学模型并采用HHT-a法对模型进行求解;进而以钢制钻杆作为比较对象,分析钛合金钻杆的降摩减阻、抵抗变形和轴向力传递能力及其影响因素.研究结果表明:①钛合金钻杆能够有效减少钻柱摩阻,当钻井液密度为1.30 g/cm3时,Φ101.6 mm钛合金钻杆的接触摩阻比同规格的钢制钻杆减少18.5％,Φ127.0 mm钛合金钻杆的接触摩阻比Φ101.6 mm钢制钻杆减少34.8％;②较之于钢制钻杆,钛合金钻杆更容易发生屈曲变形,但通过调控钛合金钻杆尺寸规格可以缓解屈曲变形,从而降低屈曲导致的局部摩阻增加;③钻井液密度提高,能够明显增强钛合金钻杆的降摩减阻效果.结论 认为,轻量化的Φ127.0 mm钛合金钻杆的降摩减阻能力高于Φ101.6 mm钛合金钻杆,更高于Φ101.6 mm钢制钻杆,更加有利于解决长水平段水平井延伸钻进困难的问题.