维普资讯 天 然 气 工 业 2008年 3月 旋转 固囲扭矩计算 郭建华 佘朝毅 谢 明华 孙万里 (中国石油西南油气 田公司采气工程研究院) 郭建华等．旋转 固井扭矩计算．天然气工业2008，28(3)：78—79． 摘 偠 旋转 固井是 目前 国际上最先进的固井新工艺之一在 固井施工 中，通过转盘带动套管串旋转 提高水 泥浆的顶替效率，提高 固井质量旋转固井的主要特 点是通过机械方法施加扭矩使管串旋转。因此 扭矩 的正确 计算对于该工艺的设计与安全顺利施工具有重要的意义 。根據旋转 固井基本原理 以及井下管柱软杆力学分析模 型建立 了旋转 固井扭矩计算模 型和最大允许扭矩计算模 型，并采用实 际施工数据对该模 型进行 了验证 结果表 明：采用所建立的旋转固井扭矩计算模 型计算 的结果具有较好 的吻合性 ；在旋转尾管 固井实 际施工 中，当水泥浆返 入到套管重合段后 由于水泥浆的强携砂 能力以及环 间的减小，扭矩将升高最大允许扭矩的计算模 型能有效地 指 导现场 安全施工 。避免井下事故以及排 除套管损坏 带来 的安全开采 隐患 主题词 固井 套管 注水泥 水泥浆 扭矩 最大允许扭矩 随着石油天然气资源 的不断开采利用，油气开 存在轴 向的摩擦力 仅在接触点存在周向切 向的摩 发难度越来越大 ，深井、超深井、复杂井、高难度井不 擦力 管串微元段还将受到本身的浮重和下井壁的 断增加 ，固井难度越来越大固井面临严 峻的考验。 支撑力 见图 1。 而且 同井也是系统工程只靠 固井专业和某单一 的 固井 ：艺技术，已经难以保证 固井质量因此 ，要结 合相关专业 并将现有的各种技术，在有机结合 的基 础上 研究新的工 艺技術 ，才能提高 固井质量 旋转 同井是 目前国际上最先进 的固井新工 艺之一 ，在 固 井施T中通过转盘或顶驱带动套管转动 使水泥浆 图 l 旋转固囲管串微元受力分析 图 在其周围均匀分布，防止环空水泥浆窜槽提高水泥 浆顶替效率 ，提高 固井质量旋转 固井的关键是采 二、扭矩计算模型 用施加扭矩的方法将套管串在固井的全过程中进行 旋转。因此 扭矩的正确计算对于旋转 固井设计与 采用软杆模型对井内管串微元段侧 向力的计算 施工具有重要意义l 。 式进行推导得到： 笔者根据旋转 固井基本原理和井下管柱软杆力 FN一 ~／(FTAasin0)+ (FTA0+WLsin0) (1) 学分析模 型，建立旋转 固井扭矩计算模 型和最大允 式中：F 为侧向力 ；Aa为微元段的方位角变化；0为 许扭矩计算模型 并采用实际施工数据对该模型进 微元段的平均井斜 ；F 為采用 Buoyancy方法计算 行验证 。 的微元段轴 向力 ；A0为微元段的井斜变化；W 为微 元段受到的浮重；L为微元段的长度 一 、 力学分析 旋转过程 中，接觸 点周 向摩擦 力 由下式进行 在旋转固井过程 中假设井 内管 串作周 向匀速 计算 ： 旋转运动 ，轴向速度为 O井内管串由于 自重将躺在 Fr一 N (2) 下井壁上 ，由于管 串不存在轴向运动趋势 因此 ，不 式中：F为接触点周向摩擦力 ； 为摩擦系数。 *本文受到 中曰石油西南油气 田公司旋转尾管 凅井丁艺技术应用研究项 目(编号 02—02)的资助 作者简介

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