降低水平井摩阻的措施分析

黄权

摘 要：本文主要通过影响水平井摩阻的各种因素进行分析，提出了钻井参数的优化设计方式，对钻井的井眼轨迹参数的合理设计，钻具组合的优化选择以及对钻井液性能的配合等几种方式来的降低水平井的摩阻，希望能对水平井钻井的现场施工的起到一定的指导意义。

关键词：水平井;摩阻;降摩方法

引言

随着现代钻井工程的不断发展，定向井以及水平井钻井技术的也取得了较快的发展，尤其是近几年来，大位移、长水平段水平井的钻井施工越来越频繁，但是在水平井的施工过程中因为摩阻的原因使得水平井钻井的施工效率以及钻井施工的质量受到了严重影响，水平井的摩阻问题也引起了钻井工程技术人员的高度关注。通过对水平井的施工过程中产生摩阻原因，并根据实际情况来合理的采取措施来降低钻井施工的摩阻，从而使水平井钻井施工能够安全进行，并有效提升钻井施工的质量。

1 影响水平井摩阻的因素分析

1.1 钻井参数对摩阻的影响

在钻井施工过程中钻压以及转速是非常重要的一种施工参数，钻压和转速对水平井施工中的摩阻的大小有很大的影响。在进行水平井钻井施工的时候，钻压与摩阻之间呈现两者之间是正比关系，因此，在水平井钻井施工过程中经常会遇到钻压越大钻井速度越慢现象。这主要是因为如果在钻井施工过程中施加的钻压过大，会导致钻柱出现严重的变形，这样钻柱与井壁之间的接触点增加，导致摩阻增加。转速对水平井施工摩阻的影响相对较小一些，但是，转速对水平井钻井摩阻的影响也不能忽视，这主要是因为如果转速过低就会导致钻头与井壁的接触时间增加，由此产生的摩阻力也越大，这就使导致水平井钻井过程中如果采取滑动钻井得方式由于钻速非常慢，甚至在钻井施工还没有取得进尺的情况下就出现了卡钻或者黏吸等问题[1]。

1.2 井眼狗腿对摩阻的影响

井眼狗腿就是通常意义上讲的井眼曲率，在水平井的施工过程中井眼曲率是一个非常重要的施工参数，而井眼曲率数据对水平井施工的摩阻的影响非常大，对于水平井作业现场的井眼轨迹控制实际情况来说，井眼狗腿对水平井摩阻的影响非常明显，这主要是因为水平井井眼狗腿的不断增加，会导致管柱与井壁之间的接触面积增大，从而会导致两者之间产生的反作用力增加，从而使得水平井钻井的摩阻不断升高。

1.3 下部钻具组合对摩阻的影响

下部组合主要是通过钻柱的刚性以及钻柱的长度来影响水平井的摩阻。钻柱刚度方面。如果钻柱刚度比较高，那么如果水平井的井眼狗腿比较大的情况下，钻柱在与井壁接触的过程中形成的反作用力就非常大，从而直接增加了水平井施工过程中的摩阻;在水平井钻机施工不断进行的过程中，钻柱的长度也会不断增加，从而使的钻柱与井壁之间的接触面积也在不断增加，导致施工摩阻也逐渐升高。

1.4 钻井液性能对摩阻的影响

在水平井钻井施工过程中，钻井液的主要作用是将钻井过程中产生的岩屑携带到地面，同时还能对井壁起到一定的稳定作用，对地层压力也能起到很好的平衡作用，对钻具能起到一定的润滑作用，另外还能完成水动力的传输。由此可见，钻井液能够很好的完成井眼清洗、稳定井壁、润滑钻具等作用，而上述几种因素对水平井的摩阻有很大的影响，在水平井钻井施工过程中，如果钻井液的比重较大，钻具就会在内外压差的作用下与井壁更加贴合，从而使得钻具与井壁的接触面积增加，造成摩阻增加。而如果泥饼质量不合格会造成泥饼粘附在管柱接箍处，导致环空面积减小，增加了管柱与井壁的接触面积，导致摩阻增加。

2 降低摩阻的措施

2.1 优化钻井参数

在油田实际水平井钻井过程中，如果钻井压力过小会导致钻头机械破碎岩层的能力不足，另外还会造成钻井速度降低;而如果在钻井过程中设置的钻压过大会造成水平井钻井的磨阻的增加，因此，在水平井钻井施工现场的相关人员要充分结合的钻井施工的实际情况，在保证其余钻井参数不变的情况下，对钻压进行试验，获取最佳的水平井钻井施工钻压值，要保证在该钻压下，钻井施工的磨阻最小。如果钻井施工采取的是螺杆钻具，就需要尽量保持符合钻井的转速，这样才能有效降低水平井钻井磨阻。

2.2 合理进行井眼轨迹设计

在水平井钻井施工过程中井眼曲率主要是通过钻井工程设计而来，因此，要想将有效控制钻井施工磨阻，就要针对井眼轨迹进行优化设计。在进行水平井井眼轨迹的设计过程中，井眼轨迹的设计方案比较多，但是水平井造斜点深度的不同以及井眼全角变化率的差异会对水平井钻井的磨阻产生严重的影响，因此，水平井钻井的井眼轨迹的优化设计首先必须要进行的造斜点以及井眼全角变化率的的优化设计，在现代计算机技术的基础上对井眼轨迹进行建模分析，并对某一井眼轨迹方案下的磨阻进行模拟，在确保最小全角变化率的情况下，井眼轨迹设计方案要保证钻井施工磨阻处于最小状态下[2]。

2.3 优化下部钻具组合

下部钻组组合的优化首先要对下部钻具组合进行最大程度的优化，采取倒装钻具组合形式，然后将加重钻杆放到超过井斜角30度，以此来替代钻铤，这样就能有效减少钻具与井壁之间的接触面积，这样就能有效减少水平井钻井过程中的磨阻。

2.4 优化钻井液性能

钻井液的性能对水平井钻井施工的磨阻有很大的影响。因为当水平井钻井施工钻进到水平段的时候，在井深不断增加的情况下，钻井工具与井壁之间的接触面积会不断增加，这时候要保证钻井液具有的优良的润滑性能才能有效控制钻井施工磨阻，因此，在水平井钻井施工过程中要适当的添加润滑剂，这样就能改善钻井液的润滑性能，充分降低水平井钻井施工的磨阻。另外，钻井液形成泥饼的质量对钻井施工磨阻也有很大的影响，因此，要充分保证钻井液的滤失性。另外还要合理控制钻井液的其他性能，这样才能有效降低钻井施工磨阻。

3 结束语

综上所述，在水平井钻井施工过程中，磨阻不可能被完全消除，因此，只要通过研究找出影响磨阻的原因，并有针对性的采取措施就能有效控制水平井钻井施工磨阻，保障水平井钻井施工的顺利实施。

参考文献：

[1]楊勇，邵兵，王风锐，倪元勇，田炜，崔树清，杨益涵，闫相祯. 复杂结构井管柱力学模型及动态三维数字井筒[J]. 石油学报，2015，36（03）：385-394.

[2]张海山，张凯敏，宫吉泽，赵军. 不同类型扶正器对水平井下套管摩阻的影响研究[J]. 钻采工艺，2014，37（03）：22-25+7.