井身結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

1、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)1 設(shè)計依據(jù)1.1 鉆井地質(zhì)設(shè)計1.1.1 地層孔隙壓力、地層破裂壓力及坍塌壓力剖面1.1.2 地層巖性剖面1.1.3 完井方式和油層套管尺寸要求1.2 相鄰區(qū)塊參考井、同區(qū)塊鄰井實(shí)鉆資料1.3 鉆井裝備及工藝技術(shù)水平1.4 井位附近河流河床底部深度、飲用水水源的地下水底部深度、附近水源分 布情況、地下礦產(chǎn)采掘開采層深度、開發(fā)調(diào)整井的注水層位深度。1.5 鉆井技術(shù)規(guī)范2設(shè)計參數(shù)及取值范圍2.1 根據(jù)當(dāng)?shù)亟y(tǒng)計數(shù)據(jù)分析確定2.2 取值范圍2.2.1 抽汲壓力當(dāng)量密度 Sb和激動壓力 Sg 一般取 (0.015 : 0.040)g /cm32.2.2 地層破裂壓力當(dāng)量密度安全允許值

2、Sf 一般取 0.03g /cm32.2.3 溢流允許值 Sk根據(jù)井控技術(shù)水平確定，一般取 (0.05 : 0.10) g /cm32.2.4 正常壓力地層壓差卡鉆臨界值 pn ，一般取 (12: 15)MPa ，異常壓力 地層壓差卡鉆臨界值 (15: 20)MPa3 設(shè)計約束條件3.1 鉆井液密度 鉆井液密度即最小液柱壓力當(dāng)量密度大于或等于裸眼井段的最大地層孔隙 壓力當(dāng)量密度，見公式( 1)。m pmax式中：鉆井液密度，3 g /cm ；3 g /cm ；pmax 裸眼井段最大的地層孔隙壓力當(dāng)量密度，3鉆井液密度附加值， g / cm考慮地層坍塌壓力對井壁穩(wěn)定的影響，確定裸眼井段的最大鉆井

3、液密度， 見式（2）。m maxmaxpmaxcmax2）式中：mmax裸眼井段最大鉆井液密度，g / cm 3 ；p max裸眼井段最大的地層孔隙壓力當(dāng)量密度，g / cm 3 ；3鉆井液密度附加值， g / cm ；cmax裸眼井段最大地層坍塌壓力當(dāng)量密度，g / cm3 。3.2 最大井內(nèi)壓力當(dāng)量密度3.2.1 正常作業(yè)時最大井內(nèi)壓力當(dāng)量密度見式（3）。3）bnmax正常作業(yè)時最大井內(nèi)壓力當(dāng)量密度，g / cm3 ；mmax裸眼井段最大鉆井液密度， g / cm3；S bn maxm maxg式中：Sg 激動壓力當(dāng)量密度， g / cm3 。3.2.2 發(fā)生溢流關(guān)井時的最大井內(nèi)壓力當(dāng)量密

4、度見式（ 4）。4）D m S ba maxm max Skba maxmmaxDx k式中：ba max發(fā)生溢流關(guān)井時的最大井內(nèi)壓力當(dāng)量密度， g / cm3；mmax裸眼井段最大鉆井液密度， g / cm3；m；Dm 裸眼井段最大地層孔隙壓力當(dāng)量密度對應(yīng)的頂部井深，D x 裸眼井段最淺井深， m ；Sk 溢流允許值， g / cm3 。3.3 安全地層破裂壓力當(dāng)量密度安全地層破裂壓力當(dāng)量密度見式（ 5）。ff f Sf（ 5）式中：ff 安全地層破裂壓力當(dāng)量密度， g /cm3;f 地層破裂壓力當(dāng)量密度， g /cm3 ；Sf 地層破裂壓力當(dāng)量密度安全允許值， g / cm3 。3.4 約

5、束條件3.4.1 壓力平衡約束條件裸眼井段內(nèi)某一深度處的壓力當(dāng)量密度 b 應(yīng)小于或等于裸眼井段的最小安 全地層破裂壓力當(dāng)量密度 ff min ，見式（ 6）。b ff min式中：b 裸眼井段內(nèi)某一深度處的壓力當(dāng)量密度， g /cm3；ff min 裸眼井段最小安全地層破裂壓力當(dāng)量密度， g /cm3。3.4.2 壓差卡鉆約束條件 鉆井作業(yè)過程中，鉆井液液柱壓力與地層孔隙壓力最大壓差不大于pn 或pa ，見式（ 7）。p 0.00981 （ mmax pmin ） Dnpn（ pa）（7）式中：p 鉆井液液柱壓力與地層孔隙壓力最大壓差， MPa ；mmax 裸眼井段最大鉆井液密度， g /cm

6、3；pmin 裸眼井段正?；蜃钚〉貙涌紫秹毫Ξ?dāng)量密度，g /cm3；Dn最深正常地層孔隙壓力當(dāng)量密度或最深最小地層孔隙壓力當(dāng)量密度對應(yīng)井深， m ；pn 正常壓力地層壓差卡鉆臨界值， MPa；pa 異常壓力地層壓差卡鉆臨界值， MPa 。4 必封點(diǎn)應(yīng)考慮的因素4.1 易坍塌頁巖層、塑性泥巖層、鹽巖層、巖膏層、煤層等。4.2 裂縫溶洞型、破裂帶、不整合交界面型漏失地層。4.3 含 H2S 等有毒氣體的油氣層。4.4 井眼軌跡控制等施工方面的特殊要求， 叢式井組的表層套管和技術(shù)套管 設(shè)計深度按規(guī)定執(zhí)行。4.5 欠平衡壓力鉆井等特殊工藝井的技術(shù)要求。 5設(shè)計方法、步驟5.1 設(shè)計方法的選擇5.1.1

7、 對于已探明區(qū)塊的開發(fā)井或地質(zhì)環(huán)境清楚的井， 采用自下而上設(shè)計方 法。5.1.2 對于新探區(qū)的探井或下部地層地質(zhì)環(huán)境不清楚的井， 采用自上而下和 自下而上相結(jié)合的方法。6套管與井眼間隙的選擇6.1 選擇原則6.1.1 開發(fā)井應(yīng)滿足油氣開發(fā)的要求，生產(chǎn)套管尺寸根據(jù)生產(chǎn)層的產(chǎn)能、油 管尺寸增產(chǎn)措施以及后期開發(fā)作業(yè)的要求確定。6.1.2 探井應(yīng)滿足順利鉆達(dá)設(shè)計目的層的要求。6.2 套管與井眼間隙的選擇6.2.1 開發(fā)井由下而上、由里而外確定各層套管與井眼間隙。6.2.2 新探區(qū)的探井由上而下、由外而里確定各層套管與井眼間隙。6.2.3 套管與井眼間隙設(shè)計應(yīng)保證套管安全下入并滿足固井質(zhì)量要求附錄 A

8、自下而上設(shè)計方法的設(shè)計步驟A.1 用式（ 5）計算安全地層破裂壓力當(dāng)量密度值。A.2 繪制地層孔隙壓力當(dāng)量密度曲線、地層破裂當(dāng)量密度曲線、安全地層破裂壓力當(dāng)量密度值曲線。示例見圖 A.1 。當(dāng)量密度， g/cm31 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 0500100015002000250030003500400045005000圖 A.1 壓力當(dāng)量密度曲線圖示例A.3 確定井身結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)。A.4 技術(shù)套管設(shè)計。自下而上技術(shù)套管（無尾管）設(shè)計步驟示例見圖A.2 。自下而上技術(shù)套管（有尾管）設(shè)計步驟見示例圖 A.3。05001000150020002500300035004

9、00045005000當(dāng)量密度， g/cm3圖 A.2 自下而上技術(shù)套管（無尾管）設(shè)計步驟示例A.4.1 根據(jù)壓力當(dāng)量密度曲線圖中最大地層孔隙壓力的當(dāng)量密度，選擇鉆井液密度的確定方法并計算最大鉆井液密度m maxbn maxA.4.2 選擇正常作業(yè)工況，用式（ 3）確定最大壓力的當(dāng)量密度A.4.3 用式（ 6）計算裸眼井段所允許的最小安全地層破裂壓力當(dāng)量密度ff min ，初選技術(shù)套管下入深度 D3 。A.4.4 自橫坐標(biāo)上找到最小安全地層破裂壓力當(dāng)量密度， 上引垂線與安全地層破 裂壓力曲線相交，交點(diǎn)井深即為初選中間套管的下入深度 D3 。A.4.5 驗(yàn)證初選技術(shù)套管下入深度有無壓差卡鉆的危險

10、，用式（ 7）計算鉆井液 液柱壓力與地層孔隙壓力最大壓差值 p 。A.4.6 根據(jù)以下原則確定技術(shù)套管下入復(fù)選深度 D21 和技術(shù)套管下入深度 D2； a）若 p pn（ pa） ，則初選深度 D3即為技術(shù)套管下入復(fù)選深度 D21，需要進(jìn)行 溢流條件校核。b）若 p pn（ pa） ，則技術(shù)套管下入深度應(yīng)小于初選深度 D3 ，此時需用式（ 7） 計算在 Dn深度處壓力差為 pn（ pa ）時允許的最大鉆井液密度 m2max ，用式（ 1） 計算地層孔隙壓力當(dāng)量密度 p 2max ，并在橫坐標(biāo)上找到對應(yīng)點(diǎn)引垂線與地層孔隙 壓力當(dāng)量密度線相交，交點(diǎn)井深即技術(shù)套管下入深度 D2 ，需要進(jìn)一步設(shè)計尾管

11、。 A.4.7 按溢流壓井條件校核技術(shù)套管下入復(fù)選深度 D21 處是否有壓漏危險，即根 據(jù)全井最大地層孔隙壓力當(dāng)量密度p max對應(yīng)的井深 Dm ，用式（4）計算 D21處最大井內(nèi)壓力的當(dāng)量密度 ba 21max 。當(dāng) ba 21max 小于且接近 D21 處地層安全破裂壓力 當(dāng)量密度 ff 21時，滿足設(shè)計要求， D2 D 21 ，否則應(yīng)增加技術(shù)套管下入深度再進(jìn) 行試算，并按 A.4.5-A.4.6 步驟校核是否發(fā)生壓差卡鉆， 最終確定技術(shù)套管下入 深度 D2 。A.4.8 重復(fù) A.4.1-A.4.7 步驟逐次設(shè)計其他各層技術(shù)套管，直至表層套管當(dāng)量密度， g/cm3圖 A.3 自下而上技術(shù)

12、套管（有尾管）設(shè)計步驟示例0500100015002000250030003500400045005000A.5 表層套管設(shè)計A.5.1 根據(jù)最淺一層技術(shù)套管下入深度 D2 處以上最大地層孔隙壓力當(dāng)量密度， 按A.4.1-A.4.3 步驟初選表層套管下入深度 D11 ，用式（4）計算溢流關(guān)井時表層套 管鞋處承受的壓力當(dāng)量密度 ba11max 。若計算結(jié)果值小于且接近安全地層破裂當(dāng) 量密度 ff11 ，則滿足設(shè)計要求，即表層套管下入深度 D1 D11。示例見圖 A.4。當(dāng)量密度， g/cm3圖 A.4 表層套管設(shè)計步驟示例 1A.5.2 若計算結(jié)果 ba11max 值大于安全地層破裂壓力當(dāng)量密度

13、 ff11 ，應(yīng)加深表層套 管下入深度至 D12 再進(jìn)行試算；若值小于且接近安全地層破裂當(dāng)量密度，滿足設(shè) 計要求， D1 D12 。示例見圖 A.5 。當(dāng)量密度， g/cm3圖 A.5 表層套管設(shè)計步驟示例 2A.5.3 設(shè)計表層套管下入深度時一般不進(jìn)行壓差卡鉆校核。 A.6 尾管設(shè)計A.6.1 當(dāng)技術(shù)套管下入深度小于初選深度時，需要下入尾管并確定尾管下入深 度。A.6.2 根據(jù)技術(shù)套管下入深度的安全地層破裂壓力當(dāng)量密度值ff 2 ，按式（ 6）確定尾管最大下入深度 D5處的最大壓力當(dāng)量密度 bn5max ，用式（ 3）計算尾管最大下入深度處的允許最大鉆井液密度m5maxA.6.3 用式（ 1

14、）計算尾管最大下入深度 D5處的允許最大地層壓力當(dāng)量密度p5max 。A.6.4 在橫坐標(biāo)上找到 p5max 值，引垂線與地層孔隙壓力當(dāng)量密度線相交，最深 交點(diǎn)井深即為尾管最大下入深度 D5 。A.6.5 給定溢流允許值 Sk壓井時，用式（ 4）計算技術(shù)套管鞋 D2處的壓力當(dāng)量密 度 ba2max ，當(dāng)其小于該深度地層安全破裂壓力當(dāng)量密度值時， 則尾管最大下入深 度 D5 滿足設(shè)計要求。否則應(yīng)減少尾管下入深度，重新試算。示例見圖A.6。當(dāng)量密度， g/cm3圖 A.6 自下而上尾管設(shè)計步驟示例A.6.6 校核尾管在下入深度處是否有卡鉆危險， 方法同 A.4.5-A.4.6 。若 D5 D3，則

15、 D4 D5，不卡鉆；否則再設(shè)計一層尾管。A.7 生產(chǎn)套管設(shè)計生產(chǎn)套管下入深度根據(jù)油層位置、 完井方式確定。 應(yīng)進(jìn)行壓差卡鉆校核， 具體方 法同 A.4.5-A.4.6附錄 B 自上而下設(shè)計方法的設(shè)計步驟B.1 用式（ 5）計算安全地層破裂壓力當(dāng)量密度值B.2 繪制地層孔隙壓力當(dāng)量密度曲線、地層破裂當(dāng)量密度曲線、安全地層破裂壓 力當(dāng)量密度值曲線。B.3 確定井身結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)。B.4 表層套管設(shè)計。自上而下表層套管設(shè)計步驟示例見圖 B.1.當(dāng)量密度， g/cm31 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 05001000150020002500300035004000450050

16、00圖 B.1 自上而下表層套管設(shè)計步驟示例 根據(jù)地質(zhì)基本參數(shù)，按設(shè)計原則確定表層套管下入深度D1 。B.5 技術(shù)套管設(shè)計。B.5.1 根據(jù) D1處的安全地層破裂壓力當(dāng)量密度ff1，用式（ 6）確定下部裸眼井段允許最大壓力當(dāng)量密度 bn3max ，選擇正常的鉆進(jìn)作業(yè)工況，用式（ 3）計算下 部裸眼井段允許最大鉆井液密度 m3max 。B.5.2 用式（ 1）計算下部裸眼井段允許最大地層孔隙壓力當(dāng)量密度p3max 。B.5.3 在壓力當(dāng)量密度曲線橫坐標(biāo)上找到 p3max 值，引垂線與地層孔隙壓力當(dāng)量密度線相交，最淺交點(diǎn)井深即為初步確定的技術(shù)套管下入深度 D3 。示例圖見 B.2.當(dāng)量密度， g/

17、cm3圖 B.2 自上而下技術(shù)套管（無尾管）設(shè)計步驟示例B.5.4 驗(yàn)證初選技術(shù)套管下入深度 D3 有無壓差卡鉆的危險，用式（ 7）計算鉆井 液液柱壓力與地層孔隙壓力最大的壓力差值 p 。B.5.5 根據(jù)以下原則確定技術(shù)套管下入的復(fù)選深度 D21 ：a）若 p pn（ pa） ，則初選深度 D3即為技術(shù)套管下入復(fù)選深度 D21。b）若 p pn（ pa） ，則技術(shù)套管下入深度應(yīng)小于初選深度 D3 ，此時需用式（ 7） 計算在 Dn深度處壓力差為 pn（ pa ）時允許的最大鉆井液密度 m2max ，用式（ 1） 計算地層孔隙壓力當(dāng)量密度 p2max ，并在橫坐標(biāo)上找到對應(yīng)點(diǎn)引垂線與地層孔隙壓力當(dāng)量密度線相交，交點(diǎn)井深即技術(shù)套管下入深度。示例見圖B.3 。B.5.6 按溢流壓井條件校核技術(shù)套管下入復(fù)選深度 D21 處是否有壓漏危險，即根 據(jù)該處以上裸眼井段最大地層壓力對應(yīng)的井深 Dm ，用式（ 4）計算 D1處最大井 內(nèi)壓力的當(dāng)量密度 ba1max 。當(dāng)小于且接近 D1處地層安全破裂壓力當(dāng)量密度 ff1 時，滿足設(shè)計要求， D2 D21 ，否則應(yīng)增加技術(shù)套管下入深度再進(jìn)行試算。B.5.7