浅析水平井修井工艺

　　【摘要】目前，因为水平井钻井增斜轨迹的不同，剖面主要可以区分为三大类：第一双增剖面、第二变曲率单增剖面以及圆弧单增剖面。下文通过介绍双增剖面，对修井过程中修井管柱以及油层套管的受力情况进行综述探讨。

　　【关键词】水平井;修井工艺

　　前言

　　目前，测录井、钻井以及完井工艺技术运用日益提高。一般情况下，直井和斜井中采用较多的是分层分采、填砂、注灰及防砂等修井工艺技术;因为水平井的钻井方式特殊，在实施修井管起下、打捞以及钻、磨、铣等工序时，对油层套管的磨损也是一个刻不容缓需要处理的问题。水平井钻井双增剖面的井身结构有直井段-增斜段-稳斜段-增斜段-水平井段组成。

　　1.下放修井管柱施工时水平井井身结构中各段的受力分析

　　1.1直井段

　　一般情况下直井段套管是铅直向下的，修井管受到重力影响，重量会集中在套管中心线上，一般产生在修井管柱下放过程中，原因是修井管柱在下放时产生的圆周晃动和上下颤动造成。管柱与套管间的磨损小，主要在于其两者之间的接触缺少固定点、时间短，接触时管柱对套管内壁产生的正压力小且数值不稳定。因此，在直井段内管柱与层套管之间的磨损最小，故对油层套管的损害最小。

　　1.2增斜段

　　修井管柱通过造斜点逐渐进入增斜段1后，由于油层套管的斜度相对于直井段中心线由0°开始逐渐增大，修井管柱出现弯曲，并在重力及油层套管的斜度作用下，与油层套管底部开始逐渐出现稳定的固定接触，并沿着增斜段1内的油层套管底部延伸下去，进而形成一条稳定的接触线。正压力‘N’随着油层套管斜度增加而逐渐增大，摩擦力也随之增大，正压力‘△N’则与修井管柱材质及增斜段1的曲率半径相关。因此，在增斜段1内修井管柱与油层套管之间将产生相互磨损，且磨损点是固定不变，对油层套管的保护是极为不利的。这也是现场施工时修井管柱在进入增斜段后悬重增加缓慢的原因之一。

　　1.3稳斜段

　　修井管柱通过增斜段1进入稳斜段后，油层套管的斜度不再增加，基本稳定在同一斜度上。修井管柱则恢复自由直度，并在重力及油层套管的斜度作用下，在油层套管底部稳定接触，形成一条稳定的接触线。由于在该段内油层套管斜度不再变化，故分布在该段内各点上的正压力‘N’值趋于一致，因此产生在该段内各点上摩擦阻力的大小也基本趋于一致。虽然在稳斜段内修井管柱与油层套管之间摩擦阻力的大小变化不大，但是对油层套管的磨损点、线是固定不变。因此，对该段内油层套管的保护同样是不利的。

　　1.4增斜段

　　修井管柱经过稳斜段逐渐进入增斜段2后，油层套管的斜度从稳斜段的斜度值开始逐渐增大，逐渐接近于90°。修井管柱再次出现弯曲，并在重力及油层套管的斜度作用下，紧贴在油层套管底部表面上向下延伸。这时，修井管柱对油层套管表面的正压力‘N’，随着油层套管斜度增加而逐渐增大，再加上修井管柱在通过增斜段抗弯曲时所产生的反作用力‘F’作用在油层套管表面上的正压力‘△N’，将产生更大的摩擦力。因此，在增斜段2内修井管柱对油层套管的磨损更大，且磨损位置不变。

　　1.5水平段

　　在进入水平段后，本段套管基本上处于水平状态。修井管柱又可以恢复自由直度，抗弯曲时作用在套管表面上的正压力‘△N’随之消失。修井管柱仅在重力作用下，与油层套管底部稳定接触，但是修井管柱对油层套管底部表面的正压力‘N’却达到了最大值，几乎等于修井管柱的重量‘G’。同时，在水平段内要对油、水层井段进行射孔或进行先期筛管完井，射孔炮眼或筛管筛眼造成油层套管表面凹凸不平，大幅增加了摩擦系数‘μ’的数值，这使得修井管柱在水平段受到的摩擦阻力更大，进而对油层套管造成更大的磨损。这也是现场施工时修井管柱在进入水平段后悬重不但不增加，有时反而下降的原因之一。

　　2.上提修井管柱施工时水平井井身结构中各段的受力分析

　　2.1直井段

　　水平井上提全井修井管柱时，直径段内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响，其中心线沿水平井的方向偏离油层套管的中心线，尤其在直径段下部造斜点以上附近，修井管柱与油层套管造斜点以上附近套管发生接触并产生摩擦，摩擦阻力的大小与修井管柱上提速度，斜井段、水平段内修井管柱的重量、摩擦力及修井管柱的材质有关。修井管柱的材质好、弹性强则能够减少在该段的摩擦力。

　　2.2增斜段

　　增斜段1内修井管柱上受直径段修井管柱的拉力，下受斜井段、水平段修井管柱的重量及摩擦力的影响，其会离开油层套管的底部与油层套管的上部形成稳定接触，并在拉力作用下在油层套管上部表面上形成正压力‘N’产生摩擦，其摩擦力的大小与直径段修井管柱的上提拉力。修井管柱的材质好、弹性强则能够减少在该段的摩擦力。

　　2.3稳斜段

　　在进行井上提管柱施工时，在稳斜段、增斜段1、水平段内的管柱和套管的受力状况基本与下放修井管柱一样。若修井管柱在水平段内出现遇卡迹象，需要进行大负荷解卡，因为上提拉力增大而水平段内修井管柱被卡不可以上移，与此同时在稳斜段、增斜段2、水平段内的修井管柱在拉力作用下会脱离油层套管的底部及上部接触，对其上部表面形成正压力‘N’并产生摩擦阻力，造成套管磨损。

　　结束语

　　综上所述，在水平井内起下、上提管柱过程时，对于油管受力变化的解析，一般是非常平滑、无弯曲的钻井轨迹下总结出来的。现实的钻井轨迹不太一样，在直径段的钻井轨迹较好，其垂直度较高、弯曲较少能平稳过渡，故修井管柱与油层套管之间的受力关系变的相对复杂，但基本上仍符合上述分析结果。

　　【参考文献】

　　[1]周崇志，连续油管受力分析方法在水平井作业中的应用.

　　[2]刘星,刘宏涛,张大安.斜井水平井管柱打捞作业探讨.石油矿场机械.

　　[3]李万强,潘艳萍,张建新.水平井、筛管完井修井作业启示.

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文章名称： 浅析水平井修井工艺

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