大多页岩气水平井井眼轨迹复杂,水平段长,有的甚至为大位移水平井。通常这些井裸眼井段较长,摩阻较大,从而增加了下套管的难度,严重时套管柱甚至不能靠自重下到井底。因此,在页岩气水平井中如何将较长的套管柱下入预定的井深,已成为建井过程中必不可少的关键技术之一。论文首先研究了粘附阻力对套管柱下入作业的影响。从粘附阻力的成因分析出发,综合考虑了泥饼内有效应力和泥饼形状随时间的变化,建立了粘附阻力随时间变化的计算模型,它可以用来估算在循环钻井液期间位于渗透层段的套管柱静止时所受粘附阻力的大小。为了得到下套管作业时更精确的摩阻系数,论文提出了大位移井多段摩阻系数的反演方法。该方法将整个井眼根据井眼形状划分为不同的井段,在每个井段中都引入一个对应的摩阻系数以描述该段井眼的摩阻分布。为了求解这些摩阻系数,建立了大位移井多段摩阻系数的反演模型和算法,其中以粒子群优化算法为基础,同时引入了禁忌搜索算法和正交试验方法。计算结果表明,该反演方法计算效率和精度都比较高。所求得的多段摩阻系数可用来分析当前井下套管的摩阻分布情况,也可为下一口井的下套管摩阻预测提供依据。论文还研究了目前在四川页岩气大位移井中下套管遇阻时的常见做法——套管柱上提下冲操作。这种操作方法将套管柱上提至一定高度后迅速下放,使套管获得额外的动能,从而增加了套管柱克服高摩阻的能力。论文基于软绳模型,建立了以套管动态运动为计算基础的新的摩阻计算模型,它可以模拟计算套管柱在上提下冲操作中套管下冲过程中的受力和运动。除此以外,根据现场下套管的情况,将大位移井下套管遇阻分成“大范围高摩阻”和“紧点”两种情况,套管柱在这两种情况下进行上提下冲操作时会有不同的力学行为,并给出了相应的算例。根据模型计算结果,论文详细讨论了套管柱上提下冲操作的有效性和安全性。