辽河油田水平井测试管柱相关分析

林育森　郭登明

摘要：杆管柱是油气钻采工程中最重要的下井工具。油气井杆管柱在充满流体的狭长井筒内工作，在各种力的作用下，处于十分复杂的受力、变形和运动状态。文章利用三次样条插值方法对水平井井眼数据进行了插值计算，求出了全角变化率，对井下工具的通过性进行了分析，并在此基础上研究了水平井测试管柱的受力情况，建立了水平井测试管柱的软杆模型，求出了管柱在不同井段的摩擦阻力，得出了管柱上提、下放过程的大钩载荷，为水平井开发和小修施工作业的顺利进行打下了基础。

关键词：水平井；测试管柱；井眼曲率；摩擦阻力

中图分类号：TE353 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）30-0112-03

1 概述

杆管柱是油气钻采工程中最重要的下井工具。油气井杆管柱在充满流体的狭长井筒内工作，在各种力的作用下，处于十分复杂的受力、变形和运动状态。国内外学者对定向井、水平井、大位移井的管柱受力及变形问题进行了大量的研究，建立了对应的力学模型。但这些模型主要集中在定向井和水平井钻柱受力分析，预测井底钻压和优化井眼轨迹和钻柱的优化设计，没有专门针对测试管柱的模型，也没有用于大位移井测试管柱力学分析的软件，大位移井测试管柱的力学分析手段主要还是手工计算，由于其计算复杂、工作量大，工程实践中主要是根据直井的受力情况进行估算。本文对水平井井眼数据进行了插值计算，求出了全角变化率，并在此基础上研究了水平井测试管柱的受力情况，求出了管柱在不同井段的摩擦阻力，并在此基础上求出了管柱上提、下放过程的大钩载荷，这是做好水平井开发和小修施工作业的基础。

2 井眼轨迹数据处理

3 水平井测试管柱力学分析

水平井管柱是油气钻采工程中最重要的下井工具。水平井杆管柱在充满流体的狭长井筒内工作，在各种力的作用下，处于十分复杂的受力、变形和运动状态。对水平井杆管柱进行系统全面、准确的力学分析，基本假设如下：杆管柱处于线弹性变形状态；杆管柱横截面为圆形或圆环形；略去剪力对杆管柱变形的影响。

3.1 造斜井段摩擦阻力求解

4 计算实例

5 结语

从上表的计算结果可以看出，水平井起下管柱时，在垂直井段摩擦阻力较小，大钩载荷主要是重力，在造斜开始以后，摩擦力的影响开始显著增加；上提时，当遇到上提拉力大于相应上提钩载时，说明上提遇阻，应当下放一下，再进行上提，这样反复几次即可；下放时，当遇到井口拉力小于相应下放钩载时，说明下放遇阻，应当上提一下，再进行下放，这样反复几次即可。

参考文献

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柱轴向摩擦阻力分析 [J].天然气技术，2008，2（3）：22-23.

作者简介：林育森（1979-），长江大学机械工程学院2009级机械及工程专业研究生，工程师，研究方向：石油钻修设备设计；郭登明（1963-），长江大学机械工程学院教授，工学硕士，研究方向：石油机械的科研与设计。

（责任编辑：刘 晶）