对斜井水平井管柱打捞作业方法探讨

摘 要：斜井水平井管柱打捞工程是油田动态生产监测的重要课题，斜井水平井的打捞过程中需要克服不同弯曲度井下受力的状况，在不同的斜井水平井施工区域，地下井筒管柱受力是管柱打捞作业的重点。同时，对于管柱打捞工具的选择也需要根据井筒受力均值进行分配，可以选择相应的钻井工具以及管柱扶正器等进行作业。

关键词：斜井水平井；管柱；打捞作业；实验

中图分类号：TE35 文献标识码：A

一、管柱打捞作业中的受力研究

斜井水平井的钻探开眼轨迹方向与地下油层的走向保持一致，斜井的开采角度要保证不低于86°的规定开采定向，采取接近垂直角度的开采方法能够有效扩大地下油气的开采面积，提高油气的开采产量。斜井水平井中出现偏斜的井筒位置是由不同的斜角多边形组成。

水平井的开采方案一般分为直井段开采、斜井段开采和水平近油层面的挖掘，与竖井（直井）的常规开采相比，井筒内部管桩的水平近油层段有独特的施工特点：在垂直掘进开采通道中，井筒支点受重力的影响；井筒管桩受到"钟摆力"的偏斜作用影响，钟摆力F可以表示为F=W・sina，其中a表示井筒的倾斜角度，W表示井筒切点构成的重力影响；在一段水平掘进段内，由于近油层的水平面上附着的细小颗粒更容易进入到井筒中，在开采区域内形成"砂床"效应，而井筒内的管桩受到的钟摆力会随着"砂床"摩擦面积扩大而产生更大的摩擦阻力。

在斜井水平井管柱打捞实验中，由于水平近油段内管柱受到的压力分布不均，在斜井和水平井的不同方位会受到钟摆力的作用，管柱的摩擦力会在井筒弯曲部位对钻探机械造成阻碍，通常会出现卡钻的情况发生，而解决钻井摩擦力的关键性问题在于应对钟摆力与井筒弯曲方向造成的不良影响。在钻探活动解卡的同时，需要对形成的拉力和扭矩在传递卡点上保持最大限度的张力，使解卡成功率增加。

二、管柱打捞作业需要注意的问题

由于井筒内部管柱在不同位置的受力状况不同，在井筒向下倾斜部分的低点，管桩摩擦阻力很大，在近油段管柱在水平垂直方向的受力可以接近0，所以在向低点进行掘进打捞作业时，需要借助钻柱与上部的推动力同时作用才能够有效向上运行。地面支架与地下管柱的连接由于管柱的倾斜角度不同，因而会对地面支撑造成多股牵引力的作用，使管柱的打捞、磨钻施工的冲洗作业难度增大，在打捞作业中要充分注意管柱承受拉力与通道倾斜角造成的扭力之间的变化，管柱的受力平衡点是打捞作业的中心环节。

对于打捞设备的选用也需要进行筹划，由于斜井水平井下管柱处于多种受力的影响，且近油段和水平通道构成的摩擦阻力比较大，因此在管柱的打捞作业中需要选用大直径、高强度的钻井设备，钻井设备在打捞作业中能够通过倾斜角度较大的掘进段是工程施工的关键。

如图2所示，两条曲线是根据圆心O引出，并导入井眼E的距离OF=360/2πr，MN两点与内弧相切，OG是从圆心引出的垂线，OGMN，其中CD=MN，是一个规则矩形，OG=OE+EG，可以根据勾股定理得出CG的实际长度。

打捞设备同时还要涉及到偏心距的问题，在水平近油段打捞中，由于受到重力和井筒壁底边的拉力影响，在采用大直径的钻井设备时会产生一定的偏心距，偏心距会影响打捞设备的进入状况。

另外，由于斜度的影响，井筒内打捞轨迹还会在水平方向解决拉力与扭力分摊的情况，管柱的支撑力在井筒渐变区域不稳定，所以要在水平近油段进行管柱打捞，需要确保管柱受力的均衡，防止卡钻现象的发生。

三、管柱打捞的基本施工步骤

对斜井水平井管柱进行打捞作业时，需要解决斜井水平井渐变处的解卡作业条件，需要考虑以下工程步骤：

（一）打捞扶正器的使用

扶正器的选取要根据井下曲线的斜度来分配，根据三点一线的原理，扶正器需要和井筒壁的三个关键点进行有效接触，防止设备出现角度偏差，在扶正器的安装过程中要保证水平间距最小，在井筒垂直度增加的同时扶正器的水平角度逐渐增大，在井筒角度渐变位置可以安装多台扶正器进行联合作业，以减少打捞设备出现掘进角度偏差。

（二）打捞设备的选取

打捞设备在不考虑解卡问题时可以选择下落鱼尺寸钻柱，使打捞设备的偏心距与下落鱼的角度保持一致；在轴向负载传递中，可以使用倒装钻具，钻具的尺寸与井筒尺寸相似，在垂直角度较大的情况下可以使用较大半径的钻柱，钻柱的作业区间与井筒分段保持一致；钻柱与扶正器在打捞作业中要配合使用，每进行一段打捞前进后，要及时校正扶正器与偏心力构成的角度，调整钻柱的前进方向。

（三）打捞方案的设计

抽油杆需要安装在落鱼油管中，应该事先规划抽油管的安装路径；抽油管要接入打捞工具中，使抽油管充分与下层油气进行接触；如果出现落物情况，应该选择使用一定的防落物设施保护网，在特殊情况下可以使用可退性钻井设备；抽油管要借助外捞工具配合使用，抽油管的近油面尺寸选择73mm可以对可退性设备做到具体补充；井况标准状况与卡钻现象进行综合分析，在忽略卡钻现象的同时，可以采用73mm常规直径的抽油管作业。

斜井水平井管柱的打捞作业是一项综合性过程，要根据实际开采井下状况进行科学筹划，合理安排，在钻具强度达到标准的情况下应该选用更适合斜井水平井打捞的防卡钻设备，满足打捞管柱作业的需要。

参考文献

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