娄尔标， 周 波， 刘洪涛， 陈 锋， 王文昌， 薛艳鹏

（1.中国石油塔里木油田分公司，新疆库尔勒 841000；2.上海大学机电工程与自动化学院，上海 200072；3.上海大学力学与工程科学学院，上海 200072）

与钻井液钻井相比，气体钻井具有机械钻速高、钻头寿命长、储层保护和防漏失效果好等优点[1–3]。但是，气体钻井存在2个瓶颈问题：直井易斜和下套管困难[4–6]。气体钻井中井斜控制难度大，与地层不均质、底部钻具组合（BHA）振动剧烈和井下情况复杂（如地层出水）等因素有关[7–11]。对此，目前公认的比较有效的方法是用空气锤进行钻进，不但机械钻速快，而且在砂岩、泥页岩和碳酸盐岩地层中均有很好的井斜控制效果。但在塔里木油田山前巨厚砾石层中采用空气锤钻进，不但井斜控制难度很大，后续下套管作业也十分困难，主要表现为井筒规则性很差。

现场实践表明，采用带预弯结构的钟摆BHA控斜效果较好，套管下入也很顺利[12–13]。目前，基于预弯钟摆BHA的控斜方法已在塔里木油田应用6口井，均取得了成功。但现有BHA受力模型都假设井筒光滑，没有考虑井筒的不规则性[14–17]，因此不适合用其分析巨厚砾石层气体钻井井斜机理。为此，笔者从BHA与不规则井筒相互作用的角度出发，建立了有限元力学模型，分析了井筒不规则性对井斜的影响，并以塔里木油田山前地区钻遇巨厚砾石层的某气体钻井为例进行了实例分析，验证了相关结论的可靠性和准确性。

1 BHA 与井筒相互作用模型

1.1 BHA与不规则井筒相互作用物理模型

图1（a）所示为塔里木油田山前地区巨厚砾石层采用空气锤钻井的一口典型井的实际井筒特征。……