【摘 要】
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页岩油气、煤层气开发进程的推进及海洋、近海油气开发需求的提升为大位移井及大位移水平井钻井技术提出了新的挑战,即水平位移需进一步增大、控油面积需进一步增广,这就使得
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页岩油气、煤层气开发进程的推进及海洋、近海油气开发需求的提升为大位移井及大位移水平井钻井技术提出了新的挑战,即水平位移需进一步增大、控油面积需进一步增广,这就使得如何提高水平井井眼极限延伸能力这一问题成为钻井工作者研究的热点。如何降低钻进过程中的摩阻是提高井眼极限延伸能力亟需攻克的难题之一,振动减阻技术为解决上述难题提供了一种手段,而如何认识横向振动减阻机理,合理确定减阻工具振动形式、振动参数,以及优化减阻工具的安装位置,成为了人们关心的重点问题。基于质点横向振动动态方程,探讨了横向振动减阻机理与接触面位移幅值存的关系,接触面的位移幅值越大,接触面间的摩擦力越小;建立了在弹性地基下平板的横向振动模型,并基于功的互等定理得到平板位移幅值分布,建立了一种振动钻柱摩阻系数表征方法,结果表明,钻柱激振减阻工具引起的钻柱与井壁间接触面位移幅值变化是降低摩阻的主要原因,并利用实验验证了模型的正确性;利用ANSYS数值模拟研究了横向振动沿管柱的传播规律,得到了激振力幅值、激振频率、钻柱尺寸、井斜角对横向振动传播距离的影响规律,横向振动减阻波及范围随激振力幅值的增大而增大,随激振力频率、井斜角、钻柱尺寸的增大而减小;确定了不同影响因素下横向振动降低摩阻影响范围,利用正交试验法,分析了不同影响因素对横向振动减阻工具影响范围的重要程度,结果表明,各因素对减阻效果贡献率由大到小为:激振力幅值>井斜角>激振频率>钻柱尺寸>振动相位;分析了不同减阻效果的评价模型,确定利用轴向力传递效率作为评价减阻工具减阻效果的主要参数,并利用ANSYS软件进行模拟求解;最后,设计了三种减阻工具安装位置方案,分析了不同安装位置下的减阻效果,结果表明,当减阻工具安装在水平段中部时的减阻效果最佳,并以吉林油田某井为例进行了减阻效果计算。
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