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第二课使用摩阻软件确定水平井的延伸极限 熊歆斌 2012.3.21NDS WEBEX系列课程课程概要大位移水平井的问题水平井延伸极限的相关因素使用摩阻软件确定延伸极限 屈曲的基本概念 屈曲极限的确定 延伸极限的摩阻敏感因素 如何提高延伸极限大位移水平井的问题大位移水平井大位移水平井 水平位移超过水平位移超过3000米；平垂比大于米；平垂比大于2可归纳为四大基本问题可归纳为四大基本问题 管柱在井内的摩阻摩扭问题；管柱在井内的摩阻摩扭问题； 测量与轨迹控制问题；测量与轨迹控制问题； 井眼清洁问题；井眼清洁问题； 井眼稳定问题；井眼稳定问题；水平井延伸极限的相关因素从大的方面从大的方面 工程方面（钻机负荷、钻柱强度、泵压等）工程方面（钻机负荷、钻柱强度、泵压等） 地质方面（油藏地层、三压力、井壁稳定）地质方面（油藏地层、三压力、井壁稳定）从工程设计角度从工程设计角度 摩阻分析确定钻机负荷、钻柱强度钻机负荷、钻柱强度 水力分析确定泵压、当量密度、携岩能力泵压、当量密度、携岩能力 井壁稳定分析井壁稳定性使用摩阻软件确定延伸极限对一般水平井而言，摩阻问题是主要制约因素对一般水平井而言，摩阻问题是主要制约因素 钻柱起钻负荷很大，下钻阻力很大；钻柱起钻负荷很大，下钻阻力很大； (摩阻摩阻) 滑动钻进时加不上钻压，钻速很低；滑动钻进时加不上钻压，钻速很低； (屈曲屈曲) 旋转钻进时扭矩大，导致钻柱强度破坏；旋转钻进时扭矩大，导致钻柱强度破坏； (扭矩扭矩) 钻柱与套管摩擦，套管磨损严重，甚至磨穿；钻柱与套管摩擦，套管磨损严重，甚至磨穿； (侧向力侧向力) 套管下入困难，甚至下不到底；套管下入困难，甚至下不到底； (下套管摩阻下套管摩阻) 导致严重的粘滑振动导致严重的粘滑振动(Stick/Slip Vibration); (振动振动)滑动定向核心问题是屈曲在确定水平井延伸极限时，最主要的决定因素在确定水平井延伸极限时，最主要的决定因素就是钻杆是否发生屈曲。如果发生屈曲，钻压就是钻杆是否发生屈曲。如果发生屈曲，钻压无法正常到达钻头，严重的导致钻具自锁，最无法正常到达钻头，严重的导致钻具自锁，最终导致无法钻进。终导致无法钻进。因此，通过钻柱力学分析，施工中，钻具不会因此，通过钻柱力学分析，施工中，钻具不会发生屈曲的最大井深，就是该水平井在摩阻力发生屈曲的最大井深，就是该水平井在摩阻力学方面的最大极限（一般情况下，此时抗拉，学方面的最大极限（一般情况下，此时抗拉，抗扭等校核安全系数都还比较大）。抗扭等校核安全系数都还比较大）。屈曲的基本概念 当钻杆承受过大的轴向压力时，钻杆会失效变弯，导致屈曲。一旦轴向压力超过当钻杆承受过大的轴向压力时，钻杆会失效变弯，导致屈曲。一旦轴向压力超过了正弦临界屈曲力，钻柱会发生正弦屈曲（蛇形）。在这个阶段，钻柱会沿着井了正弦临界屈曲力，钻柱会发生正弦屈曲（蛇形）。在这个阶段，钻柱会沿着井眼的低边如蛇状弯曲。眼的低边如蛇状弯曲。 继续增加钻压，将导致钻柱的轴向压力继续增加，如果超过了螺旋临界屈曲力，继续增加钻压，将导致钻柱的轴向压力继续增加，如果超过了螺旋临界屈曲力，钻柱将由正弦弯曲过渡到螺旋弯曲，即沿着井壁盘成螺旋状。钻柱将由正弦弯曲过渡到螺旋弯曲，即沿着井壁盘成螺旋状。屈曲极限的确定1在在“直直”井眼中，井眼中，Dawson-Paslay公式公式 根据公式可以看出，如下情况下将很容易发生屈曲：井斜角较小的地方；薄壁和较轻的钻具；较大的间隙；屈曲极限的确定2在弯曲井眼中，在弯曲井眼中，API RP7G附录附录A16 Fb正压力正压力 E弹性模量弹性模量 I极惯性矩极惯性矩 hc钻具与井眼间隙钻具与井眼间隙 RL方位曲率半径方位曲率半径 Weq当量钻具线重当量钻具线重 Bvmin最小曲率最小曲率 Bvmax最大曲率最大曲率 Wm钻具浮线重钻具浮线重 井斜角井斜角延伸极限的摩阻敏感因素摩阻摩阻影响最大影响最大 侧向力侧向力 摩阻系数摩阻系数钻压钻压临界破岩钻压临界破岩钻压施工方式施工方式 滑动钻进滑动钻进 旋转钻进旋转钻进钻具强度钻具强度 抗拉抗扭抗拉抗扭 屈服极限屈服极限如何提高延伸极限从设计上从设计上 优化轨迹和钻具，减少摩阻（悬链线轨道或准悬链线；优化轨迹和钻具，减少摩阻（悬链线轨道或准悬链线；降低造斜率；）降低造斜率；） 采用较粗的钻具和较细的井身结构；采用较粗的钻具和较细的井身结构； 外径不变情况下，采用较厚的钻具（倒装加重）；外径不变情况下，采用较厚的钻具（倒装加重）； 采用线重大的钻具；采用线重大的钻具；从工程上从工程上 改善泥浆的润滑性能改善泥浆的润滑性能 采用动力钻具压差载荷加压；采用动力钻具压差载荷加压； 采用液力加压器加压采用液力加压器加压