一、 引言
随着我国社会经济的快速发展，钻井技术也得到了很大的发展，人们在研究钻井技术的过程当中，为了能够较少钻井成本，让油气勘探开发的成功率得到提高，钻井界开始逐渐推广和应用水平定向钻井工艺技术。为了保持钻杆柱的稳定性，人们通常根据材料力学压杆稳定性理论,当转盘驱动钻垂直井时,为了防止钻柱失去稳定性,在给钻头加压的过程中，就会禁止使用钻杆,人们采用最多的是钻铤和加重钻杆的浮重大于钻压的原理来进行。现如今,钻井界在定向钻井的过程当中,采用最多的底部钻具结构组合仍然是和垂直井大致相同的,这是基于钻铤柱和加重钻杆浮重大于钻压的原则来进行的。
二、 钻杆柱稳定性探讨
对于斜井中的钻杆而言，其即使可以承受一定的压缩载荷，而且还能确保不失去稳定性,但是所承受的载荷值也是有限的，如果钻杆所受到的压缩达到了一定程序,那么钻杆柱就会失去稳定性,钻杆所能承受的最大压缩载荷，就是钻杆稳定和不稳定的边界条件。通过工程力学理论可知,在定向斜井中，钻杆的临界压缩载荷应为:FK=(1-V)2/[(1+V)(1-2V)]。
三、定向井钻柱稳定性应用研究
1.钻杆稳定性图解法
根据钻杆的临界压缩载荷公式就可以计算出钻杆在定向井中的临界压缩载荷，并且当确定钻杆钢级和钻井液化比重后，就可以明确钻杆的临界值和井斜角和与井眼尺寸有很大关联，换一句话说，也就是临界压缩载荷和井斜角成正比，和井眼直径成反比。在计算常用钻杆在钻井液中的比重时，通常需要根据有关参数表来进行，以便保证计算结果的准确性。根据相关参数表中的数据和公式就可以对任意钻杆在不同定向斜井中的为稳定性进行分析。本次研究就以127mm和29kg/cm3钻杆在密度为Q=1550kg/m3钻井液中为例,对其临界压缩载荷在100kN状况下的稳定性进行分析,根据钻杆的临界压缩载荷公式可
得:
r=12.2sinθ (1)
假设井斜θ的变化范围是在0度到90度之间，那么根据公式（1）就可以求出径向间隙r值，井眼直径也是尤其转换而来的，这就可以让该钻杆的稳定性曲线描绘出来。
对于钻杆的临界压缩载荷公式来说，当钻杆设定为某一具体临界载荷时，那么这个公式就会得到相应的转化，径向间隙和井斜角之间的函数关系就是由其转化而来。这个函数曲线就会将井斜角和井眼直径坐标平面分成两个部分。除此之外，要想迅速并且准确的预测到各种钻杆在任意井斜角和井眼尺寸组合下的临界压缩载荷，就需要将曲线绘制在同一个坐标平面内，并且这些曲线是与几种临界载荷条件下相对应的。如果钻杆的实际压缩载荷低于临界压弯载荷值，那么就可以证明钻杆是稳定的，可以安全稳定运行。
2.定向斜井底部钻具结构
通过对钻柱在定向斜井中的受力情况进行分析，就可以知道：
Wb=Q+F（Q=Wdcosθ），
也就是Wb=Wdcosθ+F；
Wd=(Wb-F)/cosθ。
但是因为F>Fk是钻杆柱稳定性的边界条件,
所以Wd>(Wb-Fk)/cosθ （2）
在公式（2）中，Wb是钻压；底部钻铤柱浮重钻压分力是用Q表示；F代表钻杆承受的实际压弯载荷；底部钻铤柱浮重是用Wd表示。在定向斜井底部钻铤结构组合和设计中，Wd=β(Wb-Fk)/cosθ可以作为其依据，这就在一定程度上对Wd会增加钻柱的扭矩和拉力加以考虑，其中，β表示防钻杆压弯安全系数。
在定向斜井钻探中,为了保持钻柱的稳定性，那么通常会采用到钻铤和加重钻杆的浮重大于钻压的原理。但是由此而带来的拉力，是钻杆无法承受的，钻杆在承受过大的扭矩和拉力时，就会减少寿命，以至于作用失效。斜井中井眼对钻杆有一定的作用，如果井斜角不小于45度,那就可以让钻杆在一种受压但却不失去稳定性的状态下运行,这就不仅可以在一定程度上优化设计底部钻铤柱,还能让底部钻铤的重量得到减小，从而减小钻杆所承受的扭矩和拉力,让其使用寿得到延长。
3.相关因素对钻柱稳定性影响
（1）对于稳定性曲线而言，其所用的径向间隙是根据钻杆管体的直径来进行的,钻杆接头可以在一定程度上减少间隙，并且让临界压弯载荷得到提高。
（2）在对其进行分析的过程当中，所采用的泥浆比重为Q=1550kg/m3,如果实际密度没有比这个值高,那么为了增加临界压弯载荷，就需要更高的钻杆浮重。
（3）钻杆的稳定性公式忽略了扭矩的影响,在稳定性中根据组合变形来进行分析也包括在扭矩当中,但它对临界压弯载荷的影响很小。
（4）主要是根据全新钻杆来进行分析,随着各种因素的出现，都会对临界压弯载荷起到一定的降低作用，例如钻杆的磨损、降斜井段的出现和井眼尺寸的扩大等等。
综上所述，在斜井当中，井眼会对钻杆造成一定的支承和约束作用,在井眼的下侧，因其呈现出来的是波谷状,所以它能对钻杆偏离最开始直线状态的微小位移起到一定的抵抗作用,通过重力作用，井眼就会对钻杆弯曲边形成一种弹性约束。正是因为这个弹性理论,才使得定向斜井中的钻杆能够承受一定的轴向压缩载荷，保证其不被压弯。若井斜角大于45b,那就需要让钻杆处于一种受压的状态下运行，并且还要保证钻杆的稳定性，这就可以在一定程度上优化设计底部钻铤柱，还能让底部钻铤重量在钻柱上的扭矩和拉力得到一定的减少,这对钻柱的使用寿命来说，可以起到一个很好的延长作用，特别是对于钻杆而言。
参考文献
[1]濮兰天.定向井中钻杆的稳定性分析[J].重庆科技学院学报(自然科学版),2013,15(S1):68-71.
[2]张晓琦,杨自林,杨健,蔡萍,梁龙碧.定向井钻柱稳定性分析[J].重庆大学学报(自然科学版),2005(05):127-129+135.
