對斜井水平井管柱打撈作業方法探討

摘 要：斜井水平井管柱打撈工程是油田動態生產監測的重要課題，斜井水平井的打撈過程中需要克服不同彎曲度井下受力的狀況，在不同的斜井水平井施工區域，地下井筒管柱受力是管柱打撈作業的重點。同時，對于管柱打撈工具的選擇也需要根據井筒受力均值進行分配，可以選擇相應的鉆井工具以及管柱扶正器等進行作業。

關鍵詞：斜井水平井；管柱；打撈作業；實驗

中圖分類號：TE35 文獻標識碼：A

一、管柱打撈作業中的受力研究

斜井水平井的鉆探開眼軌跡方向與地下油層的走向保持一致，斜井的開采角度要保證不低于86°的規定開采定向，采取接近垂直角度的開采方法能夠有效擴大地下油氣的開采面積，提高油氣的開采產量。斜井水平井中出現偏斜的井筒位置是由不同的斜角多邊形組成。

水平井的開采方案一般分為直井段開采、斜井段開采和水平近油層面的挖掘，與豎井（直井）的常規開采相比，井筒內部管樁的水平近油層段有獨特的施工特點：在垂直掘進開采通道中，井筒支點受重力的影響；井筒管樁受到\"鐘擺力\"的偏斜作用影響，鐘擺力F可以表示為F=W·sina，其中a表示井筒的傾斜角度，W表示井筒切點構成的重力影響；在一段水平掘進段內，由于近油層的水平面上附著的細小顆粒更容易進入到井筒中，在開采區域內形成\"砂床\"效應，而井筒內的管樁受到的鐘擺力會隨著\"砂床\"摩擦面積擴大而產生更大的摩擦阻力。

在斜井水平井管柱打撈實驗中，由于水平近油段內管柱受到的壓力分布不均，在斜井和水平井的不同方位會受到鐘擺力的作用，管柱的摩擦力會在井筒彎曲部位對鉆探機械造成阻礙，通常會出現卡鉆的情況發生，而解決鉆井摩擦力的關鍵性問題在于應對鐘擺力與井筒彎曲方向造成的不良影響。在鉆探活動解卡的同時，需要對形成的拉力和扭矩在傳遞卡點上保持最大限度的張力，使解卡成功率增加。

二、管柱打撈作業需要注意的問題

由于井筒內部管柱在不同位置的受力狀況不同，在井筒向下傾斜部分的低點，管樁摩擦阻力很大，在近油段管柱在水平垂直方向的受力可以接近0，所以在向低點進行掘進打撈作業時，需要借助鉆柱與上部的推動力同時作用才能夠有效向上運行。地面支架與地下管柱的連接由于管柱的傾斜角度不同，因而會對地面支撐造成多股牽引力的作用，使管柱的打撈、磨鉆施工的沖洗作業難度增大，在打撈作業中要充分注意管柱承受拉力與通道傾斜角造成的扭力之間的變化，管柱的受力平衡點是打撈作業的中心環節。

對于打撈設備的選用也需要進行籌劃，由于斜井水平井下管柱處于多種受力的影響，且近油段和水平通道構成的摩擦阻力比較大，因此在管柱的打撈作業中需要選用大直徑、高強度的鉆井設備，鉆井設備在打撈作業中能夠通過傾斜角度較大的掘進段是工程施工的關鍵。

如圖2所示，兩條曲線是根據圓心O引出，并導入井眼E的距離OF=360/2πr，MN兩點與內弧相切，OG是從圓心引出的垂線，OG⊥MN，其中CD=MN，是一個規則矩形，OG=OE+EG，可以根據勾股定理得出CG的實際長度。

打撈設備同時還要涉及到偏心距的問題，在水平近油段打撈中，由于受到重力和井筒壁底邊的拉力影響，在采用大直徑的鉆井設備時會產生一定的偏心距，偏心距會影響打撈設備的進入狀況。

另外，由于斜度的影響，井筒內打撈軌跡還會在水平方向解決拉力與扭力分攤的情況，管柱的支撐力在井筒漸變區域不穩定，所以要在水平近油段進行管柱打撈，需要確保管柱受力的均衡，防止卡鉆現象的發生。

三、管柱打撈的基本施工步驟

對斜井水平井管柱進行打撈作業時，需要解決斜井水平井漸變處的解卡作業條件，需要考慮以下工程步驟：

（一）打撈扶正器的使用

扶正器的選取要根據井下曲線的斜度來分配，根據三點一線的原理，扶正器需要和井筒壁的三個關鍵點進行有效接觸，防止設備出現角度偏差，在扶正器的安裝過程中要保證水平間距最小，在井筒垂直度增加的同時扶正器的水平角度逐漸增大，在井筒角度漸變位置可以安裝多臺扶正器進行聯合作業，以減少打撈設備出現掘進角度偏差。

（二）打撈設備的選取

打撈設備在不考慮解卡問題時可以選擇下落魚尺寸鉆柱，使打撈設備的偏心距與下落魚的角度保持一致；在軸向負載傳遞中，可以使用倒裝鉆具，鉆具的尺寸與井筒尺寸相似，在垂直角度較大的情況下可以使用較大半徑的鉆柱，鉆柱的作業區間與井筒分段保持一致；鉆柱與扶正器在打撈作業中要配合使用，每進行一段打撈前進后，要及時校正扶正器與偏心力構成的角度，調整鉆柱的前進方向。

（三）打撈方案的設計

抽油桿需要安裝在落魚油管中，應該事先規劃抽油管的安裝路徑；抽油管要接入打撈工具中，使抽油管充分與下層油氣進行接觸；如果出現落物情況，應該選擇使用一定的防落物設施保護網，在特殊情況下可以使用可退性鉆井設備；抽油管要借助外撈工具配合使用，抽油管的近油面尺寸選擇73mm可以對可退性設備做到具體補充；井況標準狀況與卡鉆現象進行綜合分析，在忽略卡鉆現象的同時，可以采用73mm常規直徑的抽油管作業。

斜井水平井管柱的打撈作業是一項綜合性過程，要根據實際開采井下狀況進行科學籌劃，合理安排，在鉆具強度達到標準的情況下應該選用更適合斜井水平井打撈的防卡鉆設備，滿足打撈管柱作業的需要。

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