基于降低小井眼循環壓耗的技術分析

王海峰

摘 要：循環壓耗的計算方法有很多種，并且目前在我國的計算過程中已經建立了較為準確的計算模型，在模型中對于溫度、鉆具的接頭、偏心、旋轉等因素內容都考慮在其中，在井位確定之后就能實現對循環壓耗的影響因素確定，而這些因素基本是確定井位之后的不可變因素。然而，對于小井眼循環壓耗的計算中，為了實現對循環壓耗的降低，在計算模型中充分考慮到上述因素就是為了進一步提高計算的準確性與精度情況。因此，本次研究主要基于降低小井眼循環壓耗的計算進行分析，明確影響循環壓耗的可變因素與主要因素。

關鍵詞：小井眼;循環壓耗;技術分析;鉆桿鉆具

引言

對小井眼的循環壓耗進行計算時除了要考慮到溫度、鉆具的接頭、偏心、旋轉等不可變因素，還應當在確定井位之后充分考慮到因素中的不可變因素，不可變因素會影響鉆頭的壓耗情況，同時將鉆具外的壓耗與環空壓耗進行控制，實現對計算結果的進一步分析，將地面管匯壓耗與鉆頭壓耗、鉆具內壓耗等歸納為管內壓耗數據，鉆具外的壓耗歸納為環控壓耗數據。

一、鉆桿尺寸對循環壓耗及其分布規律的影響分析

為了更加準確計算并分析深層側鉆井循環壓耗的分布規律情況，本次研究獎針對API標準27/8‘作為主要鉆桿結構尺寸數據，基于這一尺寸的鉆桿分析不同尺寸情況下的鉆桿對于循環壓耗及其分布規律的影響情況，分析得出壓耗的分布特點。

（一）不同尺寸鉆桿的循環壓耗計算

本次研究共將鉆桿的尺寸設置了六個不同的循環壓耗尺寸數據，也得出了六組不同的數據情況，具體如下：

（1）第一種鉆桿尺寸

基于API標準27/8‘，第一種鉆桿尺寸為鉆桿本體外徑73.03mm，本體內徑 54.65mm，接頭外徑104.78mm，接頭內徑50.8mm，具體的壓耗情況見下表1。

（2）第二種鉆桿尺寸

基于API標準27/8‘，第二種鉆桿尺寸為鉆桿本體外徑76mm，本體內徑 57.62mm，接頭外徑104.88mm，接頭內徑53.98mm，具體的壓耗情況見下表2。

（3）第三種鉆桿尺寸

基于API標準27/8‘，第三種鉆桿尺寸為鉆桿本體外徑79mm，本體內徑 60.62mm，接頭外徑98mm，接頭內徑53.98mm，具體的壓耗情況見下表3。

（4）第四種鉆桿尺寸

基于API標準27/8‘，第四種鉆桿尺寸為鉆桿本體外徑79mm，本體內徑 60.62mm，接頭外徑104.78mm，接頭內徑60.62mm，具體的壓耗情況見下表4。

（5）第五種鉆桿尺寸

基于API標準27/8‘，第五種鉆桿尺寸為鉆桿本體外徑84mm，本體內徑 65.62mm，接頭外徑104.78mm，接頭內徑60.62mm，具體的壓耗情況見下表5。

（6）第六種鉆桿尺寸

基于API標準27/8‘，第六種鉆桿尺寸為鉆桿本體外徑88.9mm，本體內徑 70.2mm，接頭外徑104.78mm，接頭內徑60.62mm，具體的壓耗情況見下表6。

（二）不同尺寸鉆桿的循環壓耗分析

基于不同尺寸鉆桿的循環壓耗情況來看，在不同的尺寸條件下，壓耗會睡著排量的變化情況而出現邊兒，而這種變化情況也會進行總體的變化，經過對六種鉆桿尺寸循環壓耗的情況數據進行分析對比后可以得出，管內壓耗從第一種到第六種呈現正序排列;環控壓耗呈現倒序排列;循環中壓耗依照不同的排量會出現不同的排列順序，但是無論是什么排量，第一種、二種、三種尺寸的鉆桿總壓耗始終是最高的三種。也就是說，循環總壓耗的數據中，第五種和第六種尺寸的鉆桿會的壓耗情況較低，這是由于的鉆桿本身的外徑較大而導致的，而在環控壓耗比例過高的時候，環控當量密度偏高就容易導致地層被壓漏的情況出現，最終導致井下出現各種事故情況，因此在分析研究時排除第五種與第六種尺寸的鉆桿。而分析第一種和第二種尺寸的鉆桿來看，雖然環控壓耗是最低的，但是基于管內壓耗與循環總壓耗的具體計算數據來看，目前遵循壓耗的最低原則，也應當將第一種和第二種尺寸的鉆桿排除。因此，基于降低小井眼循環壓耗的角度來看，應當選取第三種或者第四種尺寸的鉆桿，而在這兩種尺寸中，第四種的本體接頭內徑為統一內徑，對于深層側鉆水平井進行鉆具輸送的時候容易出現事故，因此在某種情況下為了安全起見，可以選擇接口外徑與內徑小的第三種尺寸鉆桿。

二、鉆井液性能對循環壓耗及其分布規律的影響分析

除了鉆桿尺寸對于循環壓耗及其分布會造成明顯的影響，鉆井液的性能情況也會對循環壓耗及其分布規律形成明顯的影響作用，鉆井液的性能主要取決于鉆井液的密度、粘度、動切力，在這三種因素出現變化的時候循環壓耗也會出現變化，而基于降低小井眼循環壓耗的角度進行分析，主要從密度、粘度、動切力三個方面考慮循環壓耗的分布影響情況。

（一）鉆井液密度變化對循環壓耗分布的影響

該井原鉆井液密度為1.93g/cm3，按0.1g/cm3遞減，計算1.93g/cm3～1.23g/cm3范圍內鉆井液密度變化對循環壓耗及其分布的影響。經過對相關數據的分析與研究可以得出，隨著鉆井液密度的升高，管內壓耗、環空壓耗及循環總壓耗均成比例升高，基于數據可知，鉆井液的密度沒增加0.g/cm3的時候，就會相應的帶動管內壓耗進行增長，增長幅度為3.7%到5.6%，而管內壓耗占比也會從79.8%上升至83.6%;而相較于環空壓耗情況來看，管內壓耗會隨著循環總壓耗的影響而出現變化，增幅是環控壓耗增幅的5-7倍，因此，環控壓耗增幅較為平緩，影響不大。

（二）鉆井液塑性粘度變化對循環壓耗分布的影響

該井原鉆井液塑性粘度為51.5mPa·s，計算步長按照3mPa·s計算39.5mPa·s～60.5mPa·s范圍內的鉆井液塑性粘度變化對于壓耗的分布也有明顯的影響，基于相關數據變化情況來看，隨著鉆井液塑性粘度的升高，管內壓耗、環空壓耗及循環總壓耗均成比例升高，鉆井液塑性粘度的變化對管內壓耗及環空壓耗的影響是一樣的。

（三）鉆井液動切力變化對循環壓耗分布的影響

該井原鉆井液動切力為4.8Pa，按1Pa遞增，計算4.8Pa～11.8Pa范圍內鉆井液動切力變化對壓耗分布的影響，可知隨著鉆井液動切力的升高，管內壓耗、環空壓耗及循環總壓耗均成比例上升，鉆井液動切力的變化對環空壓耗及循環總壓耗的影響顯著，其增幅為管內壓耗增幅的17到19倍，對管內壓耗影響較小。

三、鉆井液排量對循環壓耗及其分布規律的影響分析

基于上文分析可知，除了鉆桿的尺寸以及鉆井液性能對于循環壓耗的降低有影響，鉆井液的排量對于循環壓耗及其分布也有明顯的影響，在不同鉆井液排量的因素影響夏，在排量的變化與循環壓耗之間形成了密切的作用關系，拍兩張增加也會導致鉆具內的壓耗與環控壓耗增加，但是鉆具內的壓耗增加速度較快，環控壓耗的增加速度較慢。

結論：綜上所述，基于降低小井眼循環壓耗的技術進行分析，可以得出小井眼的循環壓耗與鉆具的尺寸、鉆井液體性能以及鉆井液的排量等都有密切的關聯性，因此在進行對壓耗的降低時應當充分考慮到合適尺寸、合適心梗以及對循環排量有下降效果的鉆具。應當通過對設計的優化，設計出更加適合的鉆具尺寸，同時研發出低固相低摩阻的鉆井液體系，進而真正實現對小井眼循環壓耗的降低。

參考文獻：

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[2]劉昌魁. 深層開窗側鉆小井眼壓耗分布規律及降減阻技術研究[D].中國石油大學（華東），2016.