哈拉哈塘超深水平井套管下入可行性研究

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近年来,水平井开采技术在塔里木油田哈拉哈塘区块碳酸盐岩储集层的成功应用,大大地提高了单井产量,进一步实现了该区块"少打井,多产油"的目标,为油田增产发挥了积极的作用,减少了成本。由于该区块储集层埋藏较深,为满足井身结构和施工的要求,水平井设计造斜点深,井身剖面多采用中短半径水平井尽可能钻穿多个储集层,水平段长度多在300m以上,这样管柱在下入的过程受到的弯曲应力和摩擦阻力非常大,很难下到底。同时要在φ152.4mm水平井眼内下入φ127mm的尾管,环空间隙只有127mm,井眼的不规则和沉砂会对管柱产生机械刮卡,增大摩擦阻力并阻碍管柱的顺利下入。
  针对哈拉哈塘超深水平井井深、水平段长、环空间隙小造成下套管困难的特点,使用静力学平衡方程,建立了水平井刚杆和软杆两种摩阻计算力学模型;分析比较了不同模型的优缺点,选择了适合该区块摩阻计算的刚杆模型。另外,泥浆粘滞阻力对深井的摩阻影响较大,计算摩阻时不可忽略。建立摩阻系数反算模型,并编写软件使用反演法计算套管内和裸眼段的摩阻系数,系数取值更加符合实际情况。
  根据材料力学弯曲变形理论,建立了套管柱弯曲变形计算模型,对套管柱发生屈曲变形的垂直井段、弯曲段、水平段的屈曲临界荷载问题开展了研究,分析了套管柱在不同井段发生正弦屈曲和螺旋屈曲变化的临界值,判断管柱在下入过程中是否会发生屈曲,为管柱在下入过程中的稳定形态的计算提供了基础。
  考虑井眼曲率对套管下入的影响,计算了不同规格的套管可以通过的最大井眼曲率,并建立套管与井眼的几何相容模型,运用弹性模型分析计算一定曲率下单根套管可以通过的最大长度,确保刚性套管能顺利通过最大曲率井段。
  为满足套管下入时不会产生三轴应力破坏,建立了适合深井水平井较合理的第四强度理论对套管柱进行强度校核。
  对研究的结论在该区块两口水平井进行了现场下入试验。应用表明,本文确定的结论与现场实际套管下入是吻合的,并结合现场实测下入的施工情况,制定了该区块套管下入的技术措施。
  
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