大斜度井中不同管柱下入的可行性分析

刘永刚 陈春梅

【摘要】随着勘探开发的不断深入，大斜度井的数量越来越多。本文从大斜度井完井管柱下入过程中有无扶正器对完井管柱下入可行性进行分析。运用几何分析、力学建模等方法，建立完井管柱在大斜度井眼条件下下入的可行性分析模型。

【关键词】大斜度井 几何相容性 钻井

选择合理的扶正器需要了解扶正器的各种参数。APIlOD对扶正器的各种参数进行了定义。

（1）启动力，将扶正器推进上层套管的力；

（2）下人力或移动力，即扶正器弹性片对井壁的摩擦阻力；

（3）复位力，扶正器的扶正能力。复位力越高，居中效果越好。

由于扶正器的外径比管柱更大，所以带扶正器的完井管柱更难顺利下入预定井段。如何能够顺利下入带扶正器的完井管柱是能否顺利完井的关键任务。

2.1 单扶正器完井管柱与井眼相容性分析

假设完井管柱刚度较大，而且不允许弯曲，在下入过程中保持直线状态。并且认为井壁也为刚性，井径无扩大，在完井管柱和井壁之间留有间隙f。

计算得出：（式5）

上式中13.752是经过单位换算而导出的系数。

式中：

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

2.2 多扶正器完井管柱与井眼相容性分析

斜井较直井需要更多的扶正器，但扶正器多，往往会增加完井管柱在井眼中的阻力，完井管柱下行困难。在斜度大的长井段一般一根套管上加一个扶正器。由于扶正器之间间距比较短，在大斜度井段更容易造成几何不相容而影响完井过程[3]。

为保证固井质量，通常在大斜度井段和水平井段需采用多扶正器管串结构[4]。在多扶正器管串结构中，由于扶正器的作用，在大造斜率井段的下入过程中，由于井眼曲率的影响，极有可能出现某些扶正器紧贴上井壁，而某些扶正器紧贴下井壁的情况，这就容易造成完井管柱硬卡或扶正器自锁等现象。

2.2.1 井眼不扩大时管柱可下入的最大允许井眼曲率推导

假设完井管柱刚度较大，而且不允许弯曲，在完井管柱下入过程中保持直线状态。并且认为井壁也为刚性，井径无扩大，在完井管柱外部和井壁之间留有间隙f。（式8）

式中：

K——限制的最大井眼曲率，度/30m；D——扶正器直径，m；DT——套管外径，m；l——套管长度，m；f——间隙值，m

2.2.2 在井眼不扩大扶正器外径不相等时完井管柱允许通过的最大井眼曲率推导

以下计算是在井眼无扩大时的一种特殊情况，当下部扶正器与井眼直径相等，上部也带有一个扶正器，但扶正器外径比井眼直径小。