套管居中设计与校核

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1、第37卷第1期石油钻探技术Vo1．37．NO．12009年1月PETROlEUMDRIIIINGTECHNIQUESJan．，2009固井与泥浆套管居中设计与校核丁保刚李国庆姜文勇李子丰。(1．中国石油大庆钻探T程公司钻井三公司，黑龙江大庆163413；2．大庆油田有限责任公司井下作业分公司，黑龙江大庆l63413；3．燕山大学石油工程研究所，河北秦皇岛066004)摘要：套管居中度是影响固井质量的重要因素。在中华人民共和国石油天然气行业标准SY／T5334—1996，即套管扶正器安装间距计算方法中，假设套管内外液体的密度相等，导致精度降低；另外，对井斜平面内扶正器与井壁的接触压力取了绝对值

2、，虽然扶正率绝对值不变，但失去了偏心方向。在介绍SY／T5334—1996的基础上，考虑了套管内外液体密度的差别和套管线重度的变化及套管的偏心方向，修正了计算套管扶正器安装间距的部分公式。在大庆油田20多口井应用均获得了成功。关键词：套管；扶正器；弹性；刚度；行业标准中图分类号：TE93l．2文献标识码：A文章编号：l001—0890(2009)01—0058—04固井过程中，井眼中的套管居中度是影响注水泥g⋯===(e+P：)“。(2)顶替效率的重要因素。居中度差，易形成宽边和窄式中，e为套管扶正率；D为套管外径；D为井径；边，顶替钻井液(清水)时，水泥浆易沿着宽边上返，从⋯为套管最大偏心

3、距；S为下角标，表示方位平面；而窄边的钻井液顶替不干净或顶替不了，影响了固井v为下角标，表示井斜平面。各参数单位均采用国质量。石油科技工作者和相关领域专家对此问题都际单位制，下同。给予了高度重视，并开展过深人研究，取得了较多的研究成果l1。随着钻井技术的发展，特别是钻柱力2SY／T5334—1996的计算方法学理论和分析方法的不断进步¨6_l(Jl，为准确分析和描2．1弹簧扶正器述套管居中提供了基础和条件。随着石油T业的不断发展和对高油气层产能效P一KP+2P／c(3)益的追求，对固井质量的要求也越来越高，因此如何一KP+2P／C(4)准确把握井中套管串的居中状况，如何提高固井注水P一lWL

4、sina～(2丁+wCOSO~)tan(&a／2)l泥过程中的顶替效率，都已成为油田迫切需要解决的(5)问题。为此，笔者以井下套管柱受力状态为条件，通P一(2T+WLcosa)tan(fl／2)(6)过修正套管串居中度模型，以实现准确分析和评价井C8xEJ／L。+7【(2T+WLcos口)／g(7)下套管居中状况，合理设计套管扶正器安放位置，为===arccos(cos。口+sindcos~Xp)(8)提高定向井固井质量提供基础。其中，套管居中设计Aa一口1一a2(9)是给定最小扶正率，确定两扶正器的间距；套管居中△一l一2(10)校核是给定两扶正器间距，验算扶正率是否符合要T—W。(Hb—

5、H)(11)求。W一W(1一p／p)(12)J一7c(D一D．)／64(13)套管扶正率的定义式中，P为复位力；D。为套管内径；E为套管钢弹性假设在使用弹簧扶正器时，自由状态的弹簧扶正收稿日期：2008—03—13；改回日期：2008l1—26器直径大于井径，则套管扶正率的计算公式为：作者简介：丁保刚(1,955～)，男，1982年毕业于大庆石油学院钻井工程专业，高级．T-程师，党委书记兼副经理。(一2emax)联系电话：13804686999第37卷第1期丁保刚等：套管居中设计与校核模量；H为下扶正器处井眼垂深；H为井底井眼垂为合格。如果井径是一致的，则该规定是合理的，如深；J为截面惯性矩

6、；K为套管扶正器压缩变形弹性果某段井径很大，该规定就不合适了。因为在这种系数；L为扶正器间距；丁为下扶正器处轴向拉力；情况下，需要下自由直径大的扶正器，在井径小的井w为单位长度套管在空气中的重力；w为单位长段可能通不过去。从另外一方面看，只要窄间隙具度套管在钻井液中的浮重；a为井眼井斜角；为平有足够的尺寸，就不影响固井质量。为此，在计算居均井斜全角变化量为注水泥前井内钻井液密中度时，不考虑局部井眼扩大的影响。度；为套管钢材密度；为井眼方位角；下角标1在特殊情况下，可以提高居中度的数值。表示下扶正器；下角标2表示上扶正器。4．2局部井眼扩大处是否下扶正器2．2刚ft~iE器根据直观想象，在井眼

7、扩大处，既然下扶正器居中效果不理想，就不下扶正器或上移、下移扶正器。一(+罕22)⋯但这需依具体条件而定。如果井径数据是连续的或式中，D为刚性套管扶正器外径。两测点之间的距离不长(如小于2m)，并且井径扩大段长度短(如小于2m)，则可以考虑上移或下移3改进算法扶正器，使其避开井径扩大段。多数情况是，两测点之间距离较长，两测点之间的井径变化规律不清楚，在SY／T5334-1996中，认为套管内外液体的上移或下移