井身结构设计.docx

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1、井身结构设计摘要：井深结构设计是钻井工程的基础设计。它的主要任务是确定导管的下入层次，下入深度，水泥浆返深，水泥环厚度及钻头尺寸。基础设计的质量是关系到油气井能否安全、优质、高速和经济钻达目的层及保护储层防止损害的重要措施。由于地区及钻井目的层的不同，钻井工艺技术水平的高低，不同地区井身结构设计变化较大。选择井身结构的客观依据是底层岩性特征、底层压力、地层破裂压力。正确的井身结构设计决定整个油田的开采。本文基于课本所学的基本内容，对井身结构做一个大致的程序设计。井身结构设计的内容：1、确定套管的下入层次2、下入深度3、水泥浆返深4、水泥环厚度5、钻头

2、尺寸井身结构设计的基础参数包括地质方面的数据和工程等数据1．地质方面数据（1）岩性剖面及故障提示；（2）地层压力梯度剖面；（3）地层破裂压力梯度剖面。2．工程数据（1）抽汲压力系数Sw，以当量钻井液密度表示；单位g/cm3：如美国墨西湾地区采用Sw=0.06。我国中原油田Sw=0.015~0.049。（2）激动压力系数Sg，以当量钻井液密度表示，单位g/cm3。Sg由计算的激动压力用（2-58）进行计算，美国墨西湾地区取Sg=0.06，我国中原油田Sg=0.015~0.049。（3）地层压裂安全增值Sf，以当量钻井液密度表示，单位g/cm3。Sf是考

3、虑地层破裂压力检测误差而附加的，此值与地层破裂压力检测精度有关，可由地区统计资料确定。美国油田Sf取值0.024，我国中原油田取值为0.02~0.03。4）溢流条件Sk以当量钻井液密度表示，单位g/cm3。由于地层压力检测误差，溢流压井时，限定地层压力增加值Sk。此值由地区压力检测精度和统计数据确定。美国油田一般取Sk=0.06。我国中原油田取值为0.05~0.10。（5）压差允值DPN（DPa）裸眼中，钻井液柱压力与地层孔隙压力的差值过大，除使机械钻速降低外，而且也是造成压差卡钻的直接原因，这会使下套管过程中，发生卡套管事故，使已钻成的井眼无法进行

4、固井和完井工作。压差允值和工艺技术有很大关系。压差允值的确定，各油田可以从卡钻资料中（卡点深度，当时钻井液密度、卡点地层孔隙压力等）反算出当时的压差值。再由大量的压差值进行统计分析得出该地区适合的压差允值。井身结构设计的方法及步骤1．套管层次和套管柱类型国内油田套管下入层次为：导管，表层套管，中间套管（或技术套管），油层套管。表层套管，中间套管，油层套管，一般按（339.7´244.5´177.8´139.7mm(133/8´95/8´7´5½in)系列进行设计。（1）根据区域地质情况，确定按正常作业工况或溢流工况选择（2）利用压力剖面图中最大地层压

5、力梯度求中间套管下入深度假定点。自横坐标上找到设计的地层破裂压力梯度rfD，向下引垂直线与地层破裂压力梯度线相交，交点即为中间套管下入深度假定点，记点H3。（3）验证中间套管下入深度H3是否有卡套管危险。采用Pm-PPmin£DPN式中rm——钻井深度H3时采用的钻井液密度，g/cm3；rP——H3以下裸眼井段最小或正常地层压力梯度当量密度，g/cm3；HN——最深正常地层压力或最小地层压力深度，m。若DP£DPN（或DPa），则假定深度H3为中间套管下入深度。若DP>DPN（或DPa），则中间套管下至H3过程中有被卡危险。在这种情况下可采取以下方法

6、解决：a.应用以下公式重新计算中间套管下入深度（或DPa）rm是在深度HN，允许压差值DPN（或DPa）时采用的钻井液密度。（rm-Sw）=最大允许地层压力。在压力剖面图上找到（rm-Sw）值，引垂线与地层压力梯度线相交，交点即为新计算的中间套管下入深度，记为H2。b.应用方法a，往往需多下一层套管或尾管，为了避免这种情况，钻井工程师可根据所在区域钻井工艺技术水平，钻井液体系和性能，从工艺、防卡液上解决中间套管下入到H3的卡钻危险。（4）计算钻井（或中间）尾管的最大下入深度在上步中，若按方法a解决压差卡钻危险，则还需下一段中间尾管以满足采用（rPma

7、x+Sw）钻井液密度钻井时，H3与H2的安全钻井问题。一般情况下，中间尾管下至H3即可。当然也可根据中间套管鞋处（H2）的地层破裂压力梯度，下推尾管的最大可下深度：rfH2—中间套管鞋处的地层破裂压力梯度，g/cm3；rP—中间尾管最大可下深度处地层压力梯,g/cm3。在压力梯度剖面图横坐标上找到rP，从rP引垂线与地层压力梯度线相交，交点即为中间尾管的最大下入深度H3。（5）计算表层套管下入深度H1根据中间套管鞋处地层压力梯度rPH2，在给事实上Sk的溢流条件，用试算法计算表层套管的下入深度。即式中rfD——设计地层破裂压力梯度，其工程意义为溢流压

8、井时，表层套管鞋处承受的有效液柱压力梯度的当量密度。试算中，当rfH1-rfD³(0~0.024)，即符合设