紅河油田水平井壓裂管柱可下入性分析及其應(yīng)用

王 帆，何 青，陳付虎，李國(guó)鋒，張永春

（中國(guó)石化華北分公司工程技術(shù)研究院，河南 鄭州450006）

壓裂管柱在下入過(guò)程中，會(huì)受到管柱和井壁間的摩擦力、液體阻力、地層鼓脹力、彎曲應(yīng)力等多種載荷的聯(lián)合作用。當(dāng)這些載荷作用在油管和壓裂工具上時(shí)，管柱會(huì)在一定的應(yīng)力水平下發(fā)生變形。管柱的受力情況和工作狀態(tài)也會(huì)隨著不同的井下條件和工況發(fā)生變化，若應(yīng)力或變形過(guò)大，將導(dǎo)致管柱破壞等作業(yè)事故。尤其在水平井壓裂管柱的下入過(guò)程中，由于管串長(zhǎng)、摩阻大，如果井眼軌跡不規(guī)則或者工具選型不當(dāng)，往往會(huì)導(dǎo)致管柱受力變形和工具受損失效，從而嚴(yán)重影響后續(xù)的壓裂作業(yè)。為了避免和減少這些不利因素，應(yīng)用管柱力學(xué)理論對(duì)下入過(guò)程中管柱的摩阻力、彎曲應(yīng)力等載荷以及影響管柱安全的應(yīng)力進(jìn)行了分析。

1 水平井壓裂管柱下入過(guò)程力學(xué)模型

水平井井眼軌跡通常包括直井段、造斜段、穩(wěn)斜段、水平段。壓裂管柱在直井段主要受到重力作用，可以順利下入。當(dāng)進(jìn)入彎曲井段，隨著井深的變化，井眼井斜角、方位角等發(fā)生變化，壓裂管柱在下入過(guò)程中易發(fā)生彎曲甚至屈曲而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力；同時(shí)，扶正器與管柱接觸的正壓力，下入井中的扶正器數(shù)量等隨之變化，管柱扶正器與井壁的摩擦力也會(huì)隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。當(dāng)管柱進(jìn)入水平井段后，井眼的井斜角近似為90°，壓裂管柱與井壁大面積接觸，使得壓裂管柱與井壁在摩擦力作用下下行受阻。……