钻井工艺技术.ppt

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1、《石油工程与装备》机自0608-09级13--18周：周二3,4节；南堂520周三3,4节；南堂517周四1,2节；南堂322周五1,2节；南堂420共46学时讲课教师：高学仕工作单位：机电工程学院机电系2009年9月14日引言“石油工程与装备”包括两大部分：石油工程（油田开发）和石油装备（石油机械）石油工程：包括钻井工程（工艺），采油工程（工艺）。即如何打井，怎样采油。在油田现场学机械的需要了解钻、采工艺过程知识，本课包括石油工程的内容，但所占比重较少。石油装备：是钻井、采油机械的概括。装备可认为是机械工程（机械系统），并应包括电器设备。本课主要内容：钻井、采油机械各半。【07年9月21日报

2、道我国是世界最大钻机生产国，年产钻机700多台，先研制出打12000m井深控制系统。】教材：《石油钻采机械概论》35元；参考书：《采油机械设计计算》考试：学校统一安排考试，闭卷，侧重概念性、知识性内容，涉及面广。考试以笔记内容为准，平常注意听课，最后集中总结一下即可。听课笔记，只记标题、彩体字。作业甚少，算总成绩，一次作业5～10分。第一章钻井工艺技术第一节井身结构一、套管套管是加固井壁所用的钢管。1.套管材料：高合金钢，【含C，Mn，Mo，Cr，Ni，Cu，P，S，Si（硅）。】2.钢级：【API（美国石油学会标准）标准套管】套管按强度高低分级，有：H-40，J-55，C-75，N-80，P

3、-110等。字母：含化学成份的分类代号；数字：最小屈服极限，单位：KSI（）。【1PSi（）=6.89kPa=0.00689MPa】3.制造方法：无缝套管，用热轧，上海宝钢；焊接套管，用钢板卷筒直焊缝，宝鸡钢管厂。4.尺寸规格：用外径表示。生产直径400mm以上的中大口径无缝管坯无缝管：先穿孔。穿孔是靠外径布置的轧辊和心塞头的作用来实现的。石油套管石油套管5.套管螺纹连接主要有：三角螺纹连接；偏梯形螺纹连接；特殊螺纹连接。偏梯形螺纹套管端接箍端5.套管螺纹连接（1）三角螺纹连接承载面：齿侧角30°；在轴向拉力下，产生较大径向分力。连接强度：为管体强度的60～75%。密封方式：齿间干涉及丝扣油堵

4、塞，密封性差。（2）偏梯形螺纹连接承载面：3°；导向面：10°；增强了齿形，减少了径向力。连接强度：为管体强度的85%。密封方式：齿间干涉和丝扣油堵塞，密封性差。轴向拉力套管接头扣牙（3）套管接头螺纹受力分布规律在轴向拉力作用下，近似于抛物线，接头螺纹两端扣牙受力大，中间部位大多数扣牙受力很小。二、井身结构下不同层次的套管固结井壁就构成了井身结构。（参看图1-16）1.导管：防止表土坍塌，引入钻头。【一口井中最大尺寸套管（20-40m）】。2.表层套管：加固上部疏松岩层井壁。封隔浅层水；【安装防喷器、套管头、采油树（30～100m）】。3.技术套管：封隔上部油、水、气层、坍塌层。【根据地质情况

5、下n层技术套管】。4.油层套管（生产套管）：最后一层套管，形成井筒，使油气入内。内放油管。三、套管在井下的承载情况套管在下井、固井、完井（射孔）过程中，承受复杂载荷。1.外挤压力固井时，管外泥浆和水泥浆液柱压力；地层对套管施加的静水压力（均匀外压）；地层中的油、气、水压力；设计套管外挤压力时，认为管内掏空，管外按泥浆柱计算外挤压力。对于高塑性地层（如膨胀性页岩）和岩盐层，外挤压力以上覆岩层压力为计算依据。2.内压力井口开时，等于管内液柱或气柱压力;井口关时，等于井口压力与管内液柱或气柱压力之和。井喷和压裂时受内压。注水和注热蒸汽内压（从套管内注入）。3.拉力载荷主要由套管自重引起。泥浆浮力、注

6、水泥流动阻力；下套遇卡提力；下套刹车动载等。4.击震载荷：完井时，射孔。（固井后射孔使油流入井筒）5.热应力、腐蚀应力。四、套管设计↑1-21.决定下套管层数。（根据地质情况）2.确定套管尺寸确定完井最小井眼，各层套管尺寸；选不同钢级、不同壁厚的套管组成管柱。3.设计原则按三准则计算：抗拉安全系数：n安=1.62～2.0抗挤安全系数：n安=1.0～1.25抗内压安全系数：n安=1.0～1.33管柱载荷：顶部受拉力最大，下部受内、外压最大，应合理设计管柱。4.等安全系数法普遍用等安全系数法设计套管柱。即：管柱由数段不同强度套管组成，各段安全系数相同。（具有的强度能力/实际承担载荷能力）（1）抗外

7、挤强度计算外挤计算法：按管内掏空（无内压），计算一定深度管柱所承受的外压力。外挤压力值：按（打井时）泥浆密度计算。（确定所受外压力）—外挤压力，Pa；—环空泥浆密度，kg/m3；L—管柱长（井深）。具有抗挤强度的套管可下深Hc1；可下深Hc2可下深Hc3<<。可下深的合理性分析：用，下0～Hc2深，不合理；用，下0～Hc3深，更不合理。应该用：的套管下0～Hc1深；的套管下Hc1～Hc2深；的套管