套管柱及注水泥設(shè)計-井身結(jié)構(gòu)設(shè)計-具體設(shè)計方法課件

套管柱及注水泥設(shè)計]——井身結(jié)構(gòu)設(shè)計--具體設(shè)計方法11、不為五斗米折腰。12、芳菊開林耀，青松冠巖列。懷此貞秀姿，卓為霜下杰。13、歸去來兮，田蜀將蕪胡不歸。14、酒能祛百慮，菊為制頹齡。15、春蠶收長絲，秋熟靡王稅。套管柱及注水泥設(shè)計]——井身結(jié)構(gòu)設(shè)計--具體設(shè)計方法套管柱及注水泥設(shè)計]——井身結(jié)構(gòu)設(shè)計--具體設(shè)計方法11、不為五斗米折腰。12、芳菊開林耀，青松冠巖列。懷此貞秀姿，卓為霜下杰。13、歸去來兮，田蜀將蕪胡不歸。14、酒能祛百慮，菊為制頹齡。15、春蠶收長絲，秋熟靡王稅。緒論第一章完井工程的基礎(chǔ)第二章套管柱及注水泥設(shè)計第三章完井液和完井方式第四章射孔第五章投產(chǎn)措施第六章完井管柱及井口裝置課程總結(jié)完井工程課程內(nèi)容及課時分布第二章套管柱及注水泥設(shè)計第一節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計第二節(jié)生產(chǎn)套管尺寸的確定第三節(jié)套管柱設(shè)計第四節(jié)注水泥技術(shù)第五節(jié)復雜類型井套管柱設(shè)計和注水泥技術(shù)簡介三、依據(jù)兩條壓力曲線進行設(shè)計（二）井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟①繪制待鉆井的壓力梯度曲線圖(兩條關(guān)鍵曲線）；②確定待鉆井的井身結(jié)構(gòu)各設(shè)計系數(shù)；③確定生產(chǎn)套管的下入深度；④確定中間套管或尾管的下入深度；⑤確定表層套管的下入深度；⑥確定各層套管的尺寸和套管外水泥的返深及相應的鉆頭尺寸。設(shè)計順序：由下向上、由內(nèi)向外進行逐層設(shè)計四、依據(jù)兩條壓力曲線進行井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體方法◆

設(shè)計關(guān)鍵：中間套管設(shè)計◆

設(shè)計順序：由下向上、由內(nèi)向外。生產(chǎn)套管→技術(shù)套管→表層套管地層Q350N2d940N1t1940N1s2245E2-3a2950E1-2z3570K2d3600（未穿）井身結(jié)構(gòu)四、依據(jù)兩條壓力曲線進行井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體方法（一）設(shè)計基本原理確定套管下入深度的依據(jù)，是在鉆下部井段的過程中所預計的最大井內(nèi)壓力不至于壓裂上層套管鞋處的裸露地層。地層Q350N2d940N1t1940N1s2245E2-3a2950E1-2z3570K2d3600（未穿）井身結(jié)構(gòu)四、依據(jù)兩條壓力曲線進行井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體方法（一）設(shè)計基本原理套管鞋處地層最容易壓破，為什么？四、依據(jù)兩條壓力曲線進行井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體方法（一）設(shè)計基本原理鉆下部井段的過程中，所預計的最大井內(nèi)壓力不至于壓裂本層套管鞋處的裸露地層。假設(shè)三開井身結(jié)構(gòu)，技套下深為D2，則：1）當鉆達D2之前，從表套套管鞋到鉆頭所在位置都是裸眼，薄弱地層是表套套管鞋。這里的設(shè)計重點應該是進行二開鉆進時不要壓破表套套管鞋處地層。決定表套是否被壓破取決于鉆進D1

～D2井段時井內(nèi)最大壓力（或最大當量泥漿密度）;D2

～D3井段對表套套管鞋薄弱地層有沒有影響？或者說對表套的下入深度有沒有影響？地層Q350N2d940N1t1940N1s2245E2-3a2950E1-2z3570K2d3600（未穿）井身結(jié)構(gòu)D3D2D1對于表套下入深度四、依據(jù)兩條壓力曲線進行井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體方法（一）設(shè)計基本原理鉆下部井段的過程中，所預計的最大井內(nèi)壓力不至于壓裂本層套管鞋處的裸露地層。假設(shè)三開井身結(jié)構(gòu)，技套下深為D2，則：2）當鉆達D2之后，再進行鉆進，實際上是進行三開鉆進，D2之上地層都已經(jīng)用套管封隔，薄弱地層是技套套管鞋。這里的設(shè)計重點應該是進行三開鉆進時不要壓破技套套管鞋處地層。所以對技套下入深度有影響的井段為D2

～D3;此時還考慮表層套管套管鞋出的薄弱地層嗎？地層Q350N2d940N1t1940N1s2245E2-3a2950E1-2z3570K2d3600（未穿）井身結(jié)構(gòu)D3D2D1對于技套下入深度（二）中間套管設(shè)計1、求初始下入深度的假定點利用地層壓力剖面圖中最大地層壓力梯度，計算：鉆進中不至于壓裂上部地層的當量密度ρff

（ρff稱為地層設(shè)計破裂壓力當量密度）。根據(jù)上式確定套管的最大下深?！穹謨煞N情況計算ρff：（1）正常作業(yè)（不會發(fā)生井涌）時（2）發(fā)生溢流（井涌）時（二）中間套管設(shè)計抽汲壓力系數(shù)激動壓力系數(shù)破裂壓力安全增值圖中（裸眼段）最大地層壓力對應的當量密度值地層設(shè)計破裂壓力當量密度（1）正常作業(yè)時（不會發(fā)生井涌時）：*只有在確認不會發(fā)生溢流的情況下才會使用公式。（二）中間套管設(shè)計（a）在壓力剖面圖的橫坐標上找出地層設(shè)計破裂壓力當量密度ρff

;（b）從該點向上引垂線與破裂壓力線相交，交點所在的深度及為中間套管下入深度的初始假定點D21。（二）中間套管設(shè)計（2）發(fā)生溢流（井涌）時假設(shè)當鉆至最大地層壓力點對應深度（Dpmax）處時，發(fā)生一個大小為的溢流，此時需要停泵并關(guān)閉防噴器。若假設(shè)套管下深為D2x，同時考慮到地層破裂壓力評價誤差，容易導出此時地層設(shè)計破裂壓力當量密度ρff:

由于（2）式中包含有未知數(shù)D2x，所以解這個方程使用迭代（試算）法求解；Dpmax—裸眼段最大地層壓力點對應的深度（m）；D2x—中間套管下入深度的初始假定點深度（m）；Sk—井涌條件允許值（g/cm3）。（2）（二）中間套管設(shè)計2、驗證初始設(shè)計下入深度是否會發(fā)生卡鉆計算正常孔隙壓力地層最大深度Dmin處的鉆井液柱壓力與地層孔隙壓力的差值：（3）（二）中間套管設(shè)計當有可能發(fā)生壓差卡鉆時，用下式重新計算中間套管下入深度：在壓力曲線圖上找出ρpper對應的深度，即為中間套管下入深度。抽汲壓力系數(shù)深度為Dmin處對應的地層壓力當量密度在壓差允許值下最大地層壓力當量密度（二）中間套管設(shè)計當中間套管下入深度小于初始假定點時，需要下入尾管，并確定尾管的下入深度。根據(jù)中間套管下入深度D2處（即：套管鞋處）的地層破裂壓力當量密度ρfD2，由下式可求得允許的最大地層壓力當量密度：（4）式中:D31—鉆井尾管下入深度的假定點,3、計算并驗證尾管的下入深度D31(課本P253）注：式（4）的計算方法同式（2），采用迭代方法進行計算。（三）計算表層套管下入深度D1（課本P253-254）考慮井涌壓井條件或探井設(shè)計時，用下述方法確定表層套管下深。1）根據(jù)中間套管下入深度D2處（套管鞋處）的地層孔隙壓力當量密度，在給定井涌壓井條件Sk下初選一個表層套管下入深度D1，用下式計算井涌關(guān)井時表層套管鞋處能承受的壓力（或：地層設(shè)計破裂壓力當量密度），以當量密度表示：ρff1：Ρff1——井涌關(guān)井時表層套管鞋處承受的壓力（以當量密度表示），g/cm3；ρpD2——中間套管鞋處地層孔隙壓力（以當量密度表示），g/cm3；D2——中間套管下深，m；D1x——入深度的初始假定點深度，m；顯然：式中包含有未知數(shù)D1x，使用試算法求解。若計算結(jié)果ρff1值小于D2處的地層破裂壓力當量密度0.024～0.048g/cm3時，符合要求，該深度即為表層套管下入深度。否則，應該加深表層套管深度再進行試算。2）設(shè)計表層套管下入深度時候，一般不需要進行壓差卡鉆校核。（三）計算表層套管下入深度D1（課本P253-254）實例分析例1．某井井深H=4400m，地層孔隙壓力梯度及破裂壓力梯度剖面見圖3-8-1-5。設(shè)計給定：Sb=0.036g/cm3；Sg=0.04g/cm3；Sk=0.06g/cm3；Sf=0.03g/cm3；△PN=12MPa；△Pa=18MPa。油層套管采用139.7mm（51/2in）套管。實例分析解：由圖上查得最大地層孔隙壓力梯度為2.04g/cm3，位于4250m。1、確定中間套管下入深度。1）確定下入深度初選點D21。若預計要發(fā)生井涌，由（7-2）式3400實例分析1、確定中間套管下入深度。1）確定下入深度初選點D21。試取D21=3400m，將3400m代入上式得：

由圖上查得3400m處ρf3400=2.19g/cm3；因為ρf＜ρf3400且相近，所以確定中間套管下入深度初選點為21=3400m。3400計算結(jié)果與地層破裂壓力當量密度曲線比較實例分析1、確定中間套管下入深度。2）校核中間套管下入到初選點3400m過程中是否會發(fā)生差卡套管。由圖上查得：3400m處，ρf3400=1.57g/cm3；Dpmin=3050m，ρmin=1.07g/cm3則由（7-3）式得：△P=0.00981×3050（1.57+0.036-1.07）=16.037MPa因為△P＞△PN，所以中間套管下深應淺于初選點。3400實例分析1、確定中間套管下入深度。2）校核中間套管下入到初選點3400m過程中是否會發(fā)生差卡套管。在△PN=12MPa下所允許的最大地層壓力梯度可由（7-4）式求得。則有：由圖中地層孔隙壓力梯度曲線上查出與ρpper=1.435g/cm3對應的井深為3200m，則中間套管下入深度D2=3200m。由于D2＜D21，所以還必須下入尾套管。

3200計算結(jié)果與地層壓力當量密度曲線比較實例分析2、確定尾管的下入深度。1）確定尾管下入深度初選點為D31由剖面圖查得中間套管下入深度3200m處地層破裂壓力梯度ρf3200=2.15g/cm3

，由（7-5）式，并代入各值則有：3900計算結(jié)果與地層壓力當量密度曲線比較實例分析2、確定尾管的下入深度。2）校核尾管下入到初選點3900m過程中能否發(fā)生壓差卡套管。實例分析3、確定表管的下入深度D1。計算結(jié)果與地層破裂壓力當量密度曲線比較小結(jié)一、套管的類型（套管的層次）二、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則三、依據(jù)兩條壓力曲線進行設(shè)計四、依據(jù)兩條壓力曲線進行井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體方法以上內(nèi)容全部都是重點，要求大家必須掌握思