水平井钻井摩阻影响因素及控制对策研究

摘要：在水平井钻井过程中，摩阻问题严重影响了水平井的钻井效率。本文主要对水平井钻井过程中摩阻的影响因素进行了全面分析，在此基础上，提出了水平井钻井摩阻控制对策，为推动我国水平井钻井作业的进一步发展奠定基础。

关键词：水平井；钻井摩阻；影响因素；控制对策

在水平井钻井施工过程中，摩阻通常指的是钻具使用中需要面对的摩擦阻力，包括轴向上所存在的扭矩以及摩擦阻力。如果摩阻较大，不仅会影响钻井作业的效率，还有可能会引发各种类型的安全问题[1]，因此，技术人员在钻井过程中需要对施工中形成摩擦阻力的不同类型因素进行分析，制定出有针对性的减少摩擦的控制措施，从而为水平井钻井施工的有序进行提供保障。

1水平井钻井摩阻影响因素分析

1.1钻井参数

（1）钻压

在对水平井进行钻井作业的过程中，在水平段内，非常容易出现摩阻较大且钻压不足的问题，如果可以对钻压进行适当的控制，此时摩阻会得到一定程度的降低，钻井的速度也会加快，由此可见，钻压会对水平井钻井作业的摩阻产生相对较为严重的影响。钻压的影响主要表现在随着钻压的逐渐增加，钻具与井壁之间的接触点位置会重新排布，各个接触点位置处所受到的力也会受到严重的变化，根据钻井作业的经验可以知道，钻压与摩阻之间将会呈现出正比例的关系，这主要是随着钻压的逐渐增加，钻具会出现严重的变形问题，钻具会压迫井壁，井壁与钻具之间的接触力增加，进而造成钻井作业的摩阻增加[2]。

（2）转速

一般情况下，转速对摩阻产生的影响要小于钻压对摩阻产生的影响，当刚性的物质与粘性的物质产生接触作用时，两者之间的粘滞力与两者的接触时间相关，与两者之间产生相对运动的频率也具有一定的联系，在水平井钻井作业的过程中，钻具与井壁之间的力可以归结为粘滞力，如果粘滞力增加，则钻具转动过程中受到的扭矩作用增加，但是，如果钻具的转动速度加快，则钻具与井壁之间产生相对运动的频率就会增加，此时的粘滞力将降低，此时钻具受到的扭矩作用将会降低，在进行钻井作业的过程中出现的粘滞力卡钻问题就是由于该种原因所引起，因此，在进行水平井钻井作业的过程中可能通过适当提高转速的方式防止出现粘滞力卡钻问题。

1.2钻井轨迹

为了降低钻井作业过程中的摩擦阻力，需要对钻井作业的轨迹进行科学有效的规划，从而尽量减小钻具与水平井内壁的接触面积，实现钻井摩阻降低的目的。

井身的质量跟曲率半径之间具有紧密的关联，而曲率半径会对摩阻产生影响。在井眼曲率半径相对较大的情况下，管柱形成的刚度也会不断增加，钻具跟水平井的内部面临反力带来的影响，会引起摩擦阻力的增加[2]。

1.3钻井液密度

在进行钻井作业的过程中，钻井液的密度也会对钻井作业的摩阻产生严重的影响，在对高压致密的地层进行水平井钻井作业的过程中，使用的钻井液密度相对较高，在钻柱内外压差的作用下，钻柱会逐渐向井壁靠近，此时钻柱与井壁之间的接触面积增加，接触力逐渐增大，钻井作业的摩阻大幅提升。在另一方面，如果钻井液的密度相对较小也不合理，如果钻井液的密度相对较低，则可能会出现严重的钻井液漏失问题，也会对水平井钻井作业产生严重的影响[3]。由此可见，在进行水平井钻井作业的过程中，对钻井液进行合理的配置十分关键。

2 水平井钻井摩阻控制对策

2.1优化井眼轨迹

为了达到钻井减摩的目的，需要对井眼轨迹进行合理的优化。首先，在对井眼轨迹进行设计之前，工作人员需要进行充分的地质勘探作业，全面了解地层中各类岩石的分布情况，根据地层的实际情况，提出多套钻井轨迹的设计方案，然后使用计算机软件，对这多套方案进行全面的模拟，最终可以优选出一种最佳的钻井轨迹方案；其次，在进行实际钻井作业的过程中，需要引进先进的技术，提高钻井轨迹的控制效果，使得实际轨迹可以与设计轨迹完全相同；最后，如果地层中钻井轨迹的变化相对较大，此时钻井过程中非常容易出现阻卡的问题，这对于钻井安全以及钻井效率十分不利，因此，对于轨迹变化相对较大的区域，工作人员需要采取相应措施，例如在钻井液中加入一定量的润滑剂等，进而防出现钻井阻卡问题。

2.2优选钻具组合

对钻具组合进行优选也是降低钻井摩阻的关键性措施，包括钻具结构简化、合理配置钻杆以及套管柱结构调整。首先，尽可能对钻具的结构进行简化，并采用管串的方式，使得钻具的柔和性得到增强。对于钻铤而言，其刚度相对较大，在斜井段进行钻井作业的过程中，工作人员可以使用无磁承压钻杆，进而使得无磁钻铤得到代替，使得测斜的仪器可以处在无磁的环境之中，进而使得下部位置钻柱的刚度降低，钻柱与井壁之间的间隙减小，钻具设备与井壁之间的接触面积减小，最终达到减摩的效果。其次，工作人员需要对井眼的曲率以及地质情况进行全面分析，根据分析结果，对钻柱的数量进行合理的选择，在钻柱的刚度达到一定的数值以后，可以使得钻柱与井壁之间的接触面积降低，通过该种类型的措施，既可以使得钻柱与井壁之间的接触点数量减少，防止接触点数量增大引发接触力相对较大的问题，还可以避免钻柱与井壁之间的接触面积增加，同时，工作人员还需要对水平段以及斜井段的长度进行全面分析，在直井段合理的位置处安放加重的钻杆，该种类型的钻杆需要在直井段内均匀分布，通过该种类型的措施，可以满足钻具施压的相关要求；最后，在套管柱结构调整方面，对于筛管完井的油气井而言，工作人员需要采取分级固井的措施，这就需要在套管串的位置处安装合适的封隔器以及分级箍，可以有效防止出现变形问题，同时，为了使得管柱的柔性得到增强，还需要使用套管进行分隔，防止管串出现刚性过于集中的问题，以此降低管串与井壁之间的摩擦阻力，这也是降低下套管作业难度的重要措施。

2.3合理配置钻井液

对钻井液进行合理的配置对于钻井作业而言十分关键，目前，国内外在钻井液方面的发展速度相对较快，对于我国的油气田企业而言，可以充分借鉴国外油气田钻井液的配置情况，并根据我国地质的实际条件，对多种类型的钻井液进行合理的筛选。另外，在钻井作业进入到某些特殊位置时，传统的钻井液可能无法满足顺利钻井的基本需求，这就需要工作人员对钻井液进行合理的调整，使得钻井作业过程中钻具与井壁之间的摩阻可以得到全面降低，这是实现减摩目标的重要措施。

3结束语

综上所述，在进行水平井钻井作业的过程中，如果钻井摩阻相对较大，不但会影响钻井作业效率，还会对钻井安全产生严重的影响，研究表明，钻井参数、钻井轨迹和钻井液密度等会对水平井钻井摩阻产生严重的影响，因此，在钻井施工过程中，技术人员需要针对引起水平井钻井摩阻的因素，采取合理的减摩措施，从而提高钻井作业效率及质量。

参考文献：

[1] 吕保山. 水平井钻井摩阻影响因素及减摩技术分析[J]. 石化技术，2021，28（10）：2.

[2]陈勇，吴欣袁，蒋祖军，等.水平井钻井减摩降阻工具研制及流场分析[J].石油矿场机械，2014，（08）：27-29，30.

[3]闫铁，刘珊珊，毕雪亮.气体钻井钻柱摩阻转矩影响因素分析[J].石油矿场机械，2015（08）：1-6.

[4]李克斌.泾河油田水平井摩阻分析与减阻技术[J].数字化用户，2017，23（40）：250.