陈娜++李亚楠++李瑾

[摘 要]近年来，随着我国石油事业的迅猛发展，钻井市场范围在不断扩大，钻井技术也在逐步提高，各种新技术、新设备和新工具也在不断出现。在钻井力学研究中有一个重要的问题，就是比较准确的计算定向井的井底钻压。本论文就是通过对定向井钻井工具钻柱的详细介绍，引出了计算井底钻压的计算方法，并且在论文最后总结出了几点施工要点。

[关键词]定向井；钻柱钻压；计算方法；施工要点

中图分类号：TE243 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0336-01

钻压是钻井过程中最为重要的一项参数。由于在钻井过程中钻柱与井口指重表显示的钻压值有着些许误差，并不能真实的反映出钻头钻压值。而目前只有MWD才能测出钻头上的真实钻压，但由于其价格昂贵，且数量很少，因此对定向井井底钻压进行分析和研究就显得很有必要。

一、定向井井底钻压使用钻柱

钻井工程中的重要工具就是钻柱，它包括方钻杆，钻铤，钻杆，各种连接接头及稳定器等井下工具，钻柱是钻头以上，水龙头以下的钢管柱的总称。在不同的井中，钻柱又分为直井钻柱和斜井钻柱。

钻柱可以帮助钻头提供钻压，并且通过传递钻压，击碎底层的岩石，也可以清洗井底和驱动井底下的动力钻具，传递水能量。同时，钻柱可以传递井下的信息，通过传递的信息判断钻头的工作状况，地层情况以及井下的信息，比如通过传递的信息来对井深进行计算。此外，还可以利用钻柱进行一些特殊的作业，例如：底层测试，挤水泥，打捞等。

二、定向井井底钻压的计算方法

在定向井钻井的过程中，钻压传导受到了很多因素的影响，钻柱摩阻的存在就直接影响了它的改变，实事上，井底钻压往往要低于预定施加钻压，严重影响了钻井效率。所以，将钻压传导进行科学地分析，保证定向井快速钻井的关键就是准确地计算井底实际钻压。

2.1 钻具产生摩阻的原因

为了预防和减少钻具摩阻，很有必要搞清楚钻具摩阻产生的原因。从力学的观点出发，摩阻的产生是由于法向接触力及摩擦系数作用的结果。根据摩阻产生的基本原理，我们可以得出钻具摩阻产生的必要条件和充分条件是：

2.1.1 钻具产生摩阻的必要条件

钻柱在工作的过程中可能会发生弯曲与井壁接触，在直井中钻压超过钻柱的临界弯曲钻压，会产生摩阻。另外，在直井中，钻压超过钻柱的临界，钻柱会发生弯曲钻压，这是产生钻压的主要原因。

2.1.2 钻具产生摩阻的充分条件

摩擦系数与井壁的粗糙度、固相含量、井眼的几何形状、钻井液的类型、钻具的钢级等因素有关。无论是什么摩擦，轴向滑动摩擦或周向转动摩擦都必须满足这两个条件，才能产生摩阻，这是毫无疑问的。

2.2 定向井井底钻压计算

不同井底钻具组合类型，如转盘钻、井下动力钻具等，它们各自的井底钻压的计算方法和公式也有所不同。

根据对井底钻具组合受力与变形的研究和分析结果[1]，上切点T以上的钻柱由于它自身重力而与下井壁接触。如果设T点处井倾斜角度是αT，那么钻柱截面轴力PT可由式：

（1）

求得：

（2）

1）井底动力钻具的钻压PB

（3）

式中，L1表示弯接头肘点以下的钻具长度；L2表示接头肘点和上切点之间的钻柱长度；W1表示动力钻具在泥浆中的平均线重量；W2表示L2对应部分在泥浆中的平均线重量；αB表示钻头处井的倾斜角度。

2）有N个稳定器的转盘钻具的井底钻压PB

（4）

这里的Li、Wi分别表示，第i处跨长和该段跨钻柱在泥浆中的线重量，且有L0=0。

三、对定向井井底钻压的研究

通过上文对定向井井底钻压及钻柱钻头钻压的进行受力分析，对定向井井底钻压钻柱的防磨模型进行分析和研究可以得出：

（1）定向井井底的實际钻压与井口表计钻压相比较小，且它们两者差值随着井的倾斜角增大而增大。如果直井段比较短，但是曲井段比较长，那么实际钻压与表计钻压的差值较大。因此如果按照上述公式计算对钻柱在钻井过程中的受力情况进行分析，可以使表计钻压值更加接近真实值。所以，分析钻柱的手里和变形情况，研究钻压和钻具之间的关系很有必要

（2）在钻井过程中，转盘钻由于钻柱自身的转动，它的特征摩擦系数的值要比用井下动力钻具时的值小。所以，假设其他各个参数相同，那么转盘钻的井底钻压与井口表钻压间的钻压差值要比井下动力钻具组合的钻压值小。

（3）在造斜的初始阶段，直井段的长度比弯曲井段的长度要小，因此井底的实际钻压与井口表计钻压相比而言比较接近。在使用井下动力钻具进行造斜时，可以使用井口表计钻压来代替井底钻压进行受力变形的分析，而减小计算侧向力的误差。

结束语

本文主要对定向井钻井过程中使用的钻柱的概念、组成结构及对定向井井底钻具摩阻产生的原因进行了探究，并建立相应的力学模型，利用计算公式对定向井井底钻压的产生和计算方法进行分析，有助于了解井下的具体情况，提高了钻井效率，大大的减少了发生事故的危险。我国的石油开采技术依旧受到了许多条件的限制，比如设备不够先进，技术不够精湛，工作环境还有一定的问题。但是，一切都可以通过我们的努力进行改变。我们可以通过培养大量的专业人才，提高我们的理论与实践知识的能力，引进外国先进设备，派出高人才到外国与他们交流学习。我国在石油开采方面依旧存在巨大的潜力。

参考文献

[1] 陈永明，闫振来.定向井井底真实钻压的计算方法[J].钻采工艺，1996，04期：1-5.

[2] 苏义脑.求定向井井底真实钻压值的理论分析和初步计算[J].石油钻采工艺，1991，第2期：31-36.