《井身结构设计》课件

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1、第一章井身结构设计主要任务：确定套管的下入层次、下入深度、套管尺寸及钻头尺寸、水泥浆返深。客观依据：地层岩性特征、地层压力、地层破裂压力。主观条件：钻井工艺技术水平等。主要原则：1．能有效地保护储集层；2．避免产生井漏、井塌、卡钻等井下复杂情况和事故。为安全、优质、高速和经济钻井创造条件；3．当实际地层压力超过预测值发生溢流时，在一定范围内，具有处理溢流的能力。第一章井身结构设计第一节地层压力理论及预测技术第二节地层破裂压力预测方法第三节井眼坍塌应力预测方法第四节井身结构设计第一节地层压力理论及预测技术一、基本概念1.静液柱压

2、力2.压力梯度3.有效密度4.压实理论5.均衡理论6.上覆地层压力P07.地层压力（地层孔隙压力）PP8.骨架应力第一章井身结构设计1、静液柱压力Ph由液柱自身重量产生的压力.式中：Ph——静液柱压力，MPa；——液体密度，g/cm3；H——液柱垂直高度，m。Ph第一章井身结构设计第一节地层压力理论及预测技术2021/9/302、压力梯度：单位高度（或深度）的压力变化率。式中：G——压力梯度，MPa/m；P——压力，MPa；H——高度（或深度），m。第一章井身结构设计第一节地层压力理论及预测技术2021/9/30石油工程中

3、压力梯度也采用当量密度来表示：显然压力梯度与当量密度的关系为：第一章井身结构设计第一节地层压力理论及预测技术2021/9/303.有效密度如果总的压力等效于一个液柱压力，则等效液柱压力的密度即为总的压力的有效密度。Ph总的压力第一章井身结构设计第一节地层压力理论及预测技术如：抽吸压力、激动压力等。4．压实理论正常沉积条件下，泥页岩的孔隙度随井深增加而减小。关系如下：式中：0——地表孔隙度；——井深H时的孔隙度；ρ0——岩石骨架密度；Cp——压实校正系数，Cp>1。若当随着井深增加，岩石孔隙度增大，则说明该段地层压力异常

4、。压实理论为地层压力预测技术基础之一。第一章井身结构设计第一节地层压力理论及预测技术5．均衡理论泥页岩在压实与排泄过程平衡时，相邻沙泥岩层间的地层压力近似相等。压实理论和均衡理论是支持地层压力预测技术不可缺少的理论基础。第一章井身结构设计第一节地层压力理论及预测技术6.上覆岩层压力PO地层某处的上覆岩层压力是指该处以上地层岩石基质和孔隙中流体的总重量（重力）所产生的压力，即PoP0：上覆岩层压力，MPa；H：地层垂直深度，m；：岩石孔隙度，%0：岩石骨架密度，g/cm3；p：孔隙中流体密度，g/cm3。第一章井身结构设计

5、第一节地层压力理论及预测技术计算方法：分层段和取平均体积密度密度：2.3g/cm3压力梯度：0.0236MPa/m2021/9/307.地层压力PP地层压力是指岩石孔隙中流体的压力，亦称地层孔隙压力，用PP表示。若地层水为淡水，则正常地层压力梯度（Gp）为0.0981MPa/m，若地层水为盐水，则正常地层压力梯度随含盐量的不同而变化，一般为0.0105MPa/m。石油钻井中遇到的地层水多数为盐水。第一章井身结构设计第一节地层压力理论及预测技术8.骨架应力骨架应力是由岩石颗粒之间相互接触来支撑的那部分上覆岩层压力（亦称有效上覆岩

6、层压力或颗粒压力）。当骨架应力降低时，孔隙压力就增大。孔隙压力等于上覆岩层压力时，骨架应力等于零。PoPp第一章井身结构设计第一节地层压力理论及预测技术2021/9/30二、异常压力正常地层压力一般为盐水液柱压力PW。不在正常地层压力范围内的压力称为异常地层压力。当PP>Pw,称为异常高压当PP

7、某些地区的地下水位在几百米以下）。第一章井身结构设计第一节地层压力理论及预测技术2021/9/302．异常高压产生原因异常高压的地层压力系统实质上是存在“封闭的”地层，阻止或至少是大大限制着流体连通,这样上覆岩层的压力部分地由孔隙中的地层流体支持，故造成异常高压，甚至于高出上覆岩石压力40％（靠岩石内应力支撑—压力桥）。其成因可归类为：（1）沉积物的快速沉积，压实不均匀；（2）渗透作用；（3）构造作用；(4)水增热作用(5)油田注水第一章井身结构设计第一节地层压力理论及预测技术2021/9/30压实效应:PHPPO海面/地

8、面第一章井身结构设计第一节地层压力理论及预测技术地层保持正常的压实平衡，取决于：（1）沉积速率（2）孔隙空间减少速率（3）地层渗透率（4）排出孔隙流体的能力2021/9/30水热作用：岩层孔隙中的流体受热膨胀，一旦出现隔绝的环境，地层孔隙中流体的压力就会急剧增加。渗透作用：水