井身结构与套管柱设计

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1、下篇－固井完井工艺原理前言现代完井工程简介第七章井身结构与套管柱设计第八章固井工艺与质量检测第九章完井方式与选择我国石油工业的形势与石油工程界的责任（结束语）CementingandwellCompletion前言►完井工程与现代完井工程的概念►现代完井工程的理论基础►现代完井工程的内容►现代完井工程的几个难点和热点问题A.完井工程与现代完井工程的概念完井工程原指油气井钻井工程的最后一道工序，即钻至目的层后下套管注水泥固井完井。现代完井工程是衔接钻井工程和采油工程而又相对独立的一项系统工程，含钻开油层期、固井完

2、井期、试采投产期，涉及油层钻井、储层保护、固井完井、投产试采、井筒改造等理论、工艺、技术和方法，既涉及服务公司，也涉及油田公司。现代完井工程的终极目的就是在生产层与井筒之间建立一个良好的通道，并使油气井能长期高产稳产。B.现代完井工程的理论基础●通过对油气储层及其潜在损害因素的研究和评价，要求从钻开油层到投产全程实施储层保护，形成油气层与井筒之间的良好的连通。●根据油藏工程特征和所采取的各种作业措施，选择完井方式方法和套管直径，有效封隔环空，为科学地开发油气田提供必要的条件。C.现代完井工程的内容（1）岩心分析及

3、敏感性分析根据勘探预探井或评价井所取的岩心，进行系统的岩心分析和敏感性分析，并据此实验分析的结果，提出对钻开油气层的钻井液、固井液，射孔液，压裂液、酸化液，以及井下作业的压井液等的基本技术要求。岩心分析和敏感性分析项目如下：1）岩心分析：常规分析、薄片分析及X射线衍射（XRD）、电镜扫描（SEM）、电子探针等分析。2）敏感性分析：水敏、速敏、酸敏、碱敏、盐敏。（2）钻开油层的钻井液钻井液的选择，主要是考虑如何防止钻井液的滤液侵入油层而造成油层损害，同时又考虑到安全钻进的问题，诸如钻遇高压层、低压层、漏失层、岩盐层

4、、石膏层和裂缝层时的钻井液，根据测井资料、岩心分析、敏感性分析数据和实践经验去选择钻井液类型、配方和处理剂。（3）完井方式及方法根据油田地质特点、油田开发方式和井别，按砂岩、碳酸盐岩、火成岩和变质岩等岩性去选择完井方式，完井方式基本分为两大类，即裸眼完井和套管射孔完井。裸眼完井又有不同的方法，如裸眼、割缝衬管、绕丝筛管砾石充填；射孔完井也有不同的方法，如套管射孔、尾管射孔、套管内绕丝筛管砾石充填等方法。（4）油管及生产套管尺寸的选定根据节点分析（NodalAnalysis），即压力系统分析，进行油层-井筒-地面管

5、线敏感性分析。油管敏感性分析则是根据油层压力、产量、产液量、流体粘度、增产措施和开采方式等方面的综合分析去选定油管直径，然后根据油管尺寸去选定生产套管尺寸。过去传统的作法是先选定生产套管尺寸，然后再确定油管尺寸。现代完井工程没有沿用过去传统概念和作法，而是建立了用油管尺寸去确定生产套管尺寸的新思路和新方法。套管设计本应包括表层套管、技术套管与生产套管，但此仅论述了生产套管设计，而表层套管和技术套管则应按钻井工程要求进行设计。（5）生产套管设计以下述井别、油气层物理性质、流体性质、地应力和工程措施等方面的资料，作为

6、套管设计基础依据：l）井别：油井、气井或注蒸汽采油井、注水井、注气/汽井。2）油层压力、油层温度，注蒸汽时的压力、温度。3）地下水性质、pH值、矿化度及其对套管的腐蚀程度。4）天然气中是否含H2S或C02等腐蚀性气体。5）油层破裂压力梯度，压裂、酸化增产措施的最高压力。6）地应力走向、方位和大小，盐岩层的蠕动。7）注水开发后的压力变化及油层间窜通状况，油层出砂情况。根据选定的完井方式，再依据上述因素，选择套管的钢级、强度、壁厚以及连接螺纹类型和螺纹密封脂的类型、上扣的扭矩等。若用衬管完成，则要设计悬挂深度及方式。

7、对于注蒸汽井，则要考虑到套管受热时套管螺纹承受的拉力和螺纹的密封性，以及预应力完成。对于定向井、水平井，同样应考虑套管弯曲、套管螺纹承受的拉力和螺纹的密封问题。（6）注水泥设计依据不同类别的井，如油井、气井、注水井、注气井和注蒸汽井等对水泥性能和返高的要求，油气层压力状况如高压区、低压区、漏失带及裂缝状况，以及注水开发调整井的油层压力变化和油层流体处于的流动状况，注蒸汽热采井对水泥耐温要求，腐蚀气体如H2S,CO2及高矿化度的地下水对水泥腐蚀的问题，气井、注气井、注蒸汽井注水泥时要求水泥返至地面长井段固井问题，来

8、选择一次注水泥、分段注水泥或套管外封隔器注水泥等方式及选择水泥浆配方。（7）固井质量评价这里所指的是对固井注水泥后的质量评价，检查套管外水泥是否封固好，有无窜槽和混浆段及返高状况。常用的方法为声幅测井，而用声波变密度测井测固井二界面胶结质量的方法，目前也已得到了较为普遍使用。（8）射孔及完井液选择根据射孔敏感性分析确定射孔孔密、孔径、相位，然后根据油层渗透率及原油物性选择