鉆井工程-19-井身結(jié)構(gòu)講解課件

井身結(jié)構(gòu)中國(guó)石油大學(xué)（北京）鉆井工程1井身結(jié)構(gòu)鉆井工程1oilzone中間套管(技術(shù)套管)表層套管生產(chǎn)套管(油層套管)一開二開三開2oilzone中間套管表層套管生產(chǎn)套管一井身結(jié)構(gòu)—油井基礎(chǔ)，全井骨架固井工程—套管柱設(shè)計(jì)和注水泥不僅關(guān)系全井能否順利鉆進(jìn)完井，

而且關(guān)系能否順利生產(chǎn)和壽命。

3井身結(jié)構(gòu)—油井基礎(chǔ)，全井骨架 3井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容：套管層次；每層套管下深；套管和井眼尺寸配合。一、套管的分類及作用二、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則三、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)四、裸眼井段應(yīng)滿足力學(xué)平衡五、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法（舉例）六、套管尺寸和井眼尺寸選擇

4井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 41、表層套管—Surfacecasing

封隔地表淺水層及淺部疏松和復(fù)雜層

安裝井口、懸掛及支撐后續(xù)各層套管2、中間套管—Intermediatecasing

表層和生產(chǎn)套管間因技術(shù)要求下套管

可以是一層、兩層或更多層

主要用來分隔井下復(fù)雜地層3、生產(chǎn)套管—Productioncasing

鉆達(dá)目的層后下入的最后一層套管

用以保護(hù)生產(chǎn)層，提供油氣生產(chǎn)通道

4、尾管（襯管）—Liner一、套管的分類及作用51、表層套管—Surfacecasing一、套管的例：克拉2氣田井身結(jié)構(gòu)實(shí)施方案

28″導(dǎo)管26″x300m18-5/8″x300m16″x2600m13-3/8″x2600m12-1/4″x封白云巖10-3/4″x100m+9-7/8″x封白云巖8-1/2″*目的層7″尾管*目的層6例：克拉2氣田井身結(jié)構(gòu)實(shí)施方案 28″導(dǎo)管26″x300m77二、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1、有效保護(hù)油氣層2、有效避免漏、噴、塌、卡等井

下復(fù)雜事故，安全、快速鉆井3、井涌時(shí)，有壓井處理溢流能力4、下套管順利，不壓差卡套管8二、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則8抽吸壓力系數(shù)Ｓｂ：0.024~0.048g/cm3激動(dòng)壓力系數(shù)Ｓｇ：0.024~0.048g/cm3壓裂安全系數(shù)Ｓｆ：0.03~0.06g/cm3井涌允量Ｓｋ：0.05~0.08g/cm3壓差允值△P：△PN=15~18MPa

△P

A=

21~23MPa6個(gè)設(shè)計(jì)系數(shù)：孔隙壓力剖面

破裂壓力剖面

坍塌壓力剖面

漏失壓力剖面?4個(gè)剖面：三、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)9抽吸壓力系數(shù)Ｓｂ：0.024~0.048g/cm3四、裸眼井段應(yīng)滿足的力學(xué)平衡（1）防井涌（2）防壓差卡套管（3）防井漏（4）防關(guān)井井漏10四、裸眼井段應(yīng)滿足的力學(xué)平衡（1）防井涌10其中：——鉆井液密度，——裸眼段內(nèi)使用的最大鉆井液密度，——裸眼段鉆遇最大地層壓力的當(dāng)量泥漿密度，——最大地層孔隙壓力所處的井深，m——裸眼段鉆遇最小地層壓力的當(dāng)量泥漿密度，——最小地層孔隙壓力所處的井深，m——裸眼段最小地層破裂壓力的當(dāng)量泥漿密度，——套管鞋處地層破裂壓力的當(dāng)量泥漿密度，——套管下入深度，m11其中：11五、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

1、求中間套管下入深度初選點(diǎn)D21

（1）不考慮發(fā)生井涌由計(jì)算出ρf，在破裂壓力曲線

查出ρf所在的井深D21，

即為中間套管下入井深初選點(diǎn)。

12五、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法12（2）考慮可能發(fā)生井涌

由試算法求ρf

先試取一個(gè)D21，計(jì)算ρf，將計(jì)算ρf

與查圖ρf’比較，

ρf≤ρf’，D21為中間套管初選點(diǎn)否則，重新試算。一般情況下，在新探區(qū)，取以上兩種條件下較大值。13（2）考慮可能發(fā)生井涌132、驗(yàn)證中間套管下到深度D21是否被卡（1）首先求裸眼可能存在的最大靜壓差：

ρpmax：鉆進(jìn)至D21遇到的最大地層壓力當(dāng)量泥漿密度。Dmin：最小地層孔隙壓力所處的井深，m?若，不卡，D21為中間套管下入深度D2。?若，會(huì)卡，中間套管應(yīng)小于初選點(diǎn)深度，

需根據(jù)壓差卡鉆條件確定中間套管的下深。

142、驗(yàn)證中間套管下到深度D21是否被卡14（2）求壓差條件下允許的最大地層壓力在地層壓力曲線上找出深度即為中間套管的下深D2

。15（2）求壓差條件下允許在地層壓力曲線上找出3、求鉆井尾管下入深度初選點(diǎn)D31

根據(jù)D2處地層破裂壓力，求出繼續(xù)向下鉆進(jìn)時(shí)裸眼段允許最大地層壓力

試算法：先試取一個(gè)D31，計(jì)算，若計(jì)算與實(shí)際值接近且略大，則D31為尾管初選點(diǎn)，否則重試。163、求鉆井尾管下入深度初選點(diǎn)D31164、校核尾管下到D31是否被卡

校核方法同2，△PN

換成△PA5、計(jì)算表層套管下入深度

D1

根據(jù)D2

處地層壓力，計(jì)算若鉆進(jìn)到D2發(fā)生井涌關(guān)井，表層套管鞋處承受壓力當(dāng)量密度：

試算：試取D1，計(jì)算≤查得ρfE,確定

D1否則重試。174、校核尾管下到D31是否被卡試算：試取D1，17設(shè)計(jì)舉例某井設(shè)計(jì)井深為4400m；地層孔隙壓力梯度和破裂壓力梯度剖面如圖。試進(jìn)行該井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。給定設(shè)計(jì)系數(shù)：Sb=0.036；

Sg=0.04；

Sk=0.06；

Sf=0.03；

ΔPN

=12Mpa;

ΔPA

=18MPa;18設(shè)計(jì)舉例18解：由圖上查得

（1）中間套管下入深度初選點(diǎn)

由試取D21=3400m，代入上式得：由破裂壓力曲線查得且接近，故確定D21=3400m。19解：由圖上查得19（2）校核中間套管是否會(huì)被卡

由ρP曲線，鉆進(jìn)到深度D21=3400m時(shí)，

遇到最大地層壓力

因由因ΔP＞ΔPN=12MPa,故中間套管下深應(yīng)淺于初選點(diǎn)。查得=1.435對(duì)應(yīng)D2=3200m。20（2）校核中間套管是否會(huì)被卡20

（3）確定尾管下深的初選點(diǎn)D31由ρf曲線查得：由：

試取D31=3900m，得由ρp曲線，故確定初選點(diǎn)D31=3900m.21（3）確定尾管下深的初選點(diǎn)D3121（4）校核是否會(huì)卡尾管

計(jì)算壓差：

因?yàn)?，故確定尾管下深為D3=D31

=3900m。22（4）校核是否會(huì)卡尾管22（5）確定表層套管下深D1

由：試取D1=850m,代入上式計(jì)算得由ρf曲線查得故確定D1=850m。23（5）確定表層套管下深D1試取D1=850m,六、套管尺寸和井眼尺寸選擇

目前我國(guó)使用最多的套管/鉆頭系列是：套管和井眼尺寸確定一般是由內(nèi)到外進(jìn)行

根據(jù)采油要求油層套管尺寸匹配鉆頭……

套管與井眼間間隙與井身質(zhì)量、固井水泥環(huán)強(qiáng)度要求、下套管時(shí)井內(nèi)波動(dòng)壓力、套管尺寸等因素有關(guān)，9.5mm～19mm。目前，根據(jù)套管層次不同，已基本形成了較穩(wěn)定的系列。24六、套管尺寸和井眼尺寸選擇套管和井眼尺寸確定一般是由內(nèi)到外2525

28″導(dǎo)管26″x300m18-5/8″x300m16″x2600m13-3/8″x2600m12-1/4″x封白云巖10-3/4″x100m+9-7/8″x封白云巖8-1/2″*目的層7″尾管*目的層克拉2氣田典型井身結(jié)構(gòu)26 28″導(dǎo)管26″x300m16″x260030"20"16"10-3/4"13-3/8"9-5/8"2.162.182.30泥線90m2730"20"16"10-3/4"13-3/8"9-5/8"2井身結(jié)構(gòu)中國(guó)石油大學(xué)（北京）鉆井工程28井身結(jié)構(gòu)鉆井工程1oilzone中間套管(技術(shù)套管)表層套管生產(chǎn)套管(油層套管)一開二開三開29oilzone中間套管表層套管生產(chǎn)套管一井身結(jié)構(gòu)—油井基礎(chǔ)，全井骨架固井工程—套管柱設(shè)計(jì)和注水泥不僅關(guān)系全井能否順利鉆進(jìn)完井，

而且關(guān)系能否順利生產(chǎn)和壽命。

30井身結(jié)構(gòu)—油井基礎(chǔ)，全井骨架 3井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容：套管層次；每層套管下深；套管和井眼尺寸配合。一、套管的分類及作用二、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則三、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)四、裸眼井段應(yīng)滿足力學(xué)平衡五、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法（舉例）六、套管尺寸和井眼尺寸選擇

31井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 41、表層套管—Surfacecasing

封隔地表淺水層及淺部疏松和復(fù)雜層

安裝井口、懸掛及支撐后續(xù)各層套管2、中間套管—Intermediatecasing

表層和生產(chǎn)套管間因技術(shù)要求下套管

可以是一層、兩層或更多層

主要用來分隔井下復(fù)雜地層3、生產(chǎn)套管—Productioncasing

鉆達(dá)目的層后下入的最后一層套管

用以保護(hù)生產(chǎn)層，提供油氣生產(chǎn)通道

4、尾管（襯管）—Liner一、套管的分類及作用321、表層套管—Surfacecasing一、套管的例：克拉2氣田井身結(jié)構(gòu)實(shí)施方案

28″導(dǎo)管26″x300m18-5/8″x300m16″x2600m13-3/8″x2600m12-1/4″x封白云巖10-3/4″x100m+9-7/8″x封白云巖8-1/2″*目的層7″尾管*目的層33例：克拉2氣田井身結(jié)構(gòu)實(shí)施方案 28″導(dǎo)管26″x300m347二、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1、有效保護(hù)油氣層2、有效避免漏、噴、塌、卡等井

下復(fù)雜事故，安全、快速鉆井3、井涌時(shí)，有壓井處理溢流能力4、下套管順利，不壓差卡套管35二、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則8抽吸壓力系數(shù)Ｓｂ：0.024~0.048g/cm3激動(dòng)壓力系數(shù)Ｓｇ：0.024~0.048g/cm3壓裂安全系數(shù)Ｓｆ：0.03~0.06g/cm3井涌允量Ｓｋ：0.05~0.08g/cm3壓差允值△P：△PN=15~18MPa

△P

A=

21~23MPa6個(gè)設(shè)計(jì)系數(shù)：孔隙壓力剖面

破裂壓力剖面

坍塌壓力剖面

漏失壓力剖面?4個(gè)剖面：三、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)36抽吸壓力系數(shù)Ｓｂ：0.024~0.048g/cm3四、裸眼井段應(yīng)滿足的力學(xué)平衡（1）防井涌（2）防壓差卡套管（3）防井漏（4）防關(guān)井井漏37四、裸眼井段應(yīng)滿足的力學(xué)平衡（1）防井涌10其中：——鉆井液密度，——裸眼段內(nèi)使用的最大鉆井液密度，——裸眼段鉆遇最大地層壓力的當(dāng)量泥漿密度，——最大地層孔隙壓力所處的井深，m——裸眼段鉆遇最小地層壓力的當(dāng)量泥漿密度，——最小地層孔隙壓力所處的井深，m——裸眼段最小地層破裂壓力的當(dāng)量泥漿密度，——套管鞋處地層破裂壓力的當(dāng)量泥漿密度，——套管下入深度，m38其中：11五、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

1、求中間套管下入深度初選點(diǎn)D21

（1）不考慮發(fā)生井涌由計(jì)算出ρf，在破裂壓力曲線

查出ρf所在的井深D21，

即為中間套管下入井深初選點(diǎn)。

39五、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法12（2）考慮可能發(fā)生井涌

由試算法求ρf

先試取一個(gè)D21，計(jì)算ρf，將計(jì)算ρf

與查圖ρf’比較，

ρf≤ρf’，D21為中間套管初選點(diǎn)否則，重新試算。一般情況下，在新探區(qū)，取以上兩種條件下較大值。40（2）考慮可能發(fā)生井涌132、驗(yàn)證中間套管下到深度D21是否被卡（1）首先求裸眼可能存在的最大靜壓差：

ρpmax：鉆進(jìn)至D21遇到的最大地層壓力當(dāng)量泥漿密度。Dmin：最小地層孔隙壓力所處的井深，m?若，不卡，D21為中間套管下入深度D2。?若，會(huì)卡，中間套管應(yīng)小于初選點(diǎn)深度，

需根據(jù)壓差卡鉆條件確定中間套管的下深。

412、驗(yàn)證中間套管下到深度D21是否被卡14（2）求壓差條件下允許的最大地層壓力在地層壓力曲線上找出深度即為中間套管的下深D2

。42（2）求壓差條件下允許在地層壓力曲線上找出3、求鉆井尾管下入深度初選點(diǎn)D31

根據(jù)D2處地層破裂壓力，求出繼續(xù)向下鉆進(jìn)時(shí)裸眼段允許最大地層壓力

試算法：先試取一個(gè)D31，計(jì)算，若計(jì)算與實(shí)際值接近且略大，則D31為尾管初選點(diǎn)，否則重試。433、求鉆井尾管下入深度初選點(diǎn)D31164、校核尾管下到D31是否被卡

校核方法同2，△PN

換成△PA5、計(jì)算表層套管下入深度

D1

根據(jù)D2

處地層壓力，計(jì)算若鉆進(jìn)到D2發(fā)生井涌關(guān)井，表層套管鞋處承受壓力當(dāng)量密度：

試算：試取D1，計(jì)算≤查得ρfE,確定

D1否則重試。444、校核尾管下到D31是否被卡試算：試取D1，17設(shè)計(jì)舉例某井設(shè)計(jì)井深為4400m；地層孔隙壓力梯度和破裂壓力梯度剖面如圖。試進(jìn)行該井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。給定設(shè)計(jì)系數(shù)：Sb=0.036；

Sg=0.04；

Sk=0.06；

Sf=0.03；

ΔPN

=12Mpa;

ΔPA

=18MPa;45設(shè)計(jì)舉例18解：由圖上查得

（1）中間套管下入深度初選點(diǎn)

由試取D21=3400m，代入上式得：由破裂壓力曲線查得且接近，故確定D21=3400m。46解：由圖上查得19（2）校核中間套管是否會(huì)被卡

由ρP曲線，鉆進(jìn)到深度D21=3400m時(shí)，

遇到最大地層壓力

因由因ΔP＞ΔPN=12MPa,故中間套管下深應(yīng)淺于初選點(diǎn)。查得=1.435對(duì)應(yīng)D2=3200