井身結(jié)構(gòu)設(shè)計標準

1、精品井身結(jié)構(gòu)設(shè)計標準1 設(shè)計依據(jù)1.1 鉆井地質(zhì)設(shè)計地層孔隙壓力、地層破裂壓力及坍塌壓力剖面地層巖性剖面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?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地層破裂壓力當量密度安全允許值 Sf 一般取 0.03 g / c

2、m32.2.3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 (1215) MPa ，異常壓力地層壓差卡鉆臨界值(1520) 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量密度大于或等于裸眼井段的最大地層孔隙壓力當量密度，見公式（1）。mp max（ 1）式中：m 鉆井液密度， g / cm3 ；p max 裸眼井段最大的地層孔隙壓力當量密度，g / cm3 ；歡迎下載精品 鉆井液密度附加值，g / cm3 ?？紤]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液密度，見式（ 2

3、）。m maxmaxp max, cmax（ 2）式中：m max 裸眼井段最大鉆井液密度，g / cm3；p max 裸眼井段最大的地層孔隙壓力當量密度，g / cm3； 鉆井液密度附加值， g / cm3；cmax 裸眼井段最大地層坍塌壓力當量密度，g / cm3。3.2 最大井內(nèi)壓力當量密度3.2.1 正常作業(yè)時最大井內(nèi)壓力當量密度見式（3）。bn maxmmaxSg式中：bn max 正常作業(yè)時最大井內(nèi)壓力當量密度，g / cm3 ；m max 裸眼井段最大鉆井液密度，g / cm3；Sg 激動壓力當量密度， g / cm3 。發(fā)生溢流關(guān)井時的最大井內(nèi)壓力當量密度見式（4）。ba ma

4、xm maxDm SkD x式中：（ 3）（ 4）ba m a x 發(fā)生溢流關(guān)井時的最大井內(nèi)壓力當量密度，g / cm3 ；m max 裸眼井段最大鉆井液密度，g / cm3；Dm 裸眼井段最大地層孔隙壓力當量密度對應(yīng)的頂部井深，m ；D x 裸眼井段最淺井深， m ；Sk 溢流允許值， g / cm3 。歡迎下載精品3.3 安全地層破裂壓力當量密度安全地層破裂壓力當量密度見式（5）。fffSf（ 5）式中：ff 安全地層破裂壓力當量密度，g / cm3 ;f 地層破裂壓力當量密度，g / cm3 ；Sf 地層破裂壓力當量密度安全允許值，g / cm3 。3.4 約束條件壓力平衡約束條件裸眼井

5、段內(nèi)某一深度處的壓力當量密度b 應(yīng)小于或等于裸眼井段的最小安全地層破裂壓力當量密度ff min ，見式（ 6）。bff min（ 6）式中：b 裸眼井段內(nèi)某一深度處的壓力當量密度，g / cm3 ；ff min 裸眼井段最小安全地層破裂壓力當量密度，g / cm3 。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 ( m maxp min ) D n pn ( pa )（ 7）式中：p 鉆井液液柱壓力與地層孔隙壓力最大壓差，MPa ；m max 裸眼井段最大鉆井液密度， g / cm3 ；p min 裸眼井段正?；蜃钚?/p>

6、地層孔隙壓力當量密度，g / cm3 ；Dn 最深正常地層孔隙壓力當量密度或最深最小地層孔隙壓力當量密度歡迎下載精品對應(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 H 2 S 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)計方法的選擇對于已探明區(qū)塊的開發(fā)井或地

7、質(zhì)環(huán)境清楚的井，采用自下而上設(shè)計方法。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。探井應(yīng)滿足順利鉆達設(shè)計目的層的要求。6.2 套管與井眼間隙的選擇開發(fā)井由下而上、由里而外確定各層套管與井眼間隙。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。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。歡迎下載精品附錄 A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量密度值。A.2 繪制地層

8、孔隙壓力當量密度曲線、地層破裂當量密度曲線、安全地層破裂壓力當量密度值曲線。示例見圖A.1 。當量密度，g/cm311.21.41.61.82.02.22.405001000 f1500 p ff2000250030003500400045005000圖 A.1壓力當量密度曲線圖示例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。歡迎下載精品當量密度，g/cm311.21.41.61.82.02.22.405001000 f1500 p ff2000Dn25003000pff3(pff21

9、、pff2）3500D3(D21)(D2)4000Dm45005000 ffmin bn21max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)壓力當量密度曲線圖中最大地層孔隙壓力的當量密度，選擇鉆井液密度的確定方法并計算最大鉆井液密度m max 。A.4.2 選擇正常作業(yè)工況，用式（ 3）確定最大壓力的當量密度bn max 。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量密度ff min ，歡迎下載精品初選技術(shù)套管下入深度D3 。自橫坐標上找到最小安全地層破裂壓力當量密度，上引垂線與安全地層破裂壓力曲線相交，交點井深即為初選中間套管的下入深度D3 。

10、驗證初選技術(shù)套管下入深度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壓差值p 。根據(jù)以下原則確定技術(shù)套管下入復(fù)選深度D 21 和技術(shù)套管下入深度D 2 ；a）若ppn (pa ) ，則初選深度 D3 即為技術(shù)套管下入復(fù)選深度D21 ，需要進行溢流條件校核。b)若ppn (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m 2max ，用式（ 1）計算地層孔隙壓力當量密度p 2 max ，并在橫坐標上找到對應(yīng)點引垂線與地層孔隙壓力當量密度線相交，交點井深即技術(shù)套管下入深度D2 ，需要

11、進一步設(shè)計尾管。按溢流壓井條件校核技術(shù)套管下入復(fù)選深度D 21 處是否有壓漏危險，即根據(jù)全井最大地層孔隙壓力當量密度p max 對應(yīng)的井深Dm ，用式（4）計算 D21 處最大井內(nèi)壓力的當量密度ba 21max 。當ba 21max 小于且接近D21 處地層安全破裂壓力當量密度ff 21 時，滿足設(shè)計要求，D 2D 21 ，否則應(yīng)增加技術(shù)套管下入深度再進行試算，并按步驟校核是否發(fā)生壓差卡鉆，最終確定技術(shù)套管下入深度 D2。重復(fù) 步驟逐次設(shè)計其他各層技術(shù)套管，直至表層套管。歡迎下載精品當量密度， g/cm311.21.41.61.82.02.22.405001000f1500p ff2000Dn

12、25003000ff2D23500 ff3D34000Dm4500 p2max5000圖 A.3 自下而上技術(shù)套管（有尾管）設(shè)計步驟示例歡迎下載精品A.5 表層套管設(shè)計根據(jù)最淺一層技術(shù)套管下入深度D 2 處以上最大地層孔隙壓力當量密度，按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量密度ba11max 。若計算結(jié)果值小于且接近安全地層破裂當量密度ff 11 ，則滿足設(shè)計要求，即表層套管下入深度D1D11 。示例見圖 A.4。當量密度， g/cm311.21.41.61.82.02.22.40500Pff11(pff1)D11(D1)1000 f1500

13、p ff2000Dn25003000 ff2D23500 ff3D34000Dm4500pba11maxpff115000圖 A.4 表層套管設(shè)計步驟示例1歡迎下載精品若計算結(jié)果ba11max 值大于安全地層破裂壓力當量密度ff 11 ，應(yīng)加深表層套管下入深度至 D12 再進行試算；若值小于且接近安全地層破裂當量密度，滿足設(shè)計要求， D1D12 。示例見圖A.5 。當量密度，g/cm311.21.41.61.82.02.22.40500pff11Pff12(Pff1)D111000D12(D1) f1500 p ff2000Dn25003000 ff2D23500 ff3D34000Dm450

14、0pba12maxpba11max5000圖 A.5 表層套管設(shè)計步驟示例 2 設(shè)計表層套管下入深度時一般不進行壓差卡鉆校核。A.6 尾管設(shè)計當技術(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m 5max 。歡迎下載精品A.6.3用式（1）計算尾管最大下入深度 D5 處的允許最大地層壓力當量密度p5max 。A.6.4在橫坐標上找到p5max 值，引垂線與地層孔隙壓力當量密度線相

15、交，最深交點井深即為尾管最大下入深度D5 。給定溢流允許值 Sk 壓井時，用式（ 4）計算技術(shù)套管鞋 D 2 處的壓力當量密度 ba2 max ，當其小于該深度地層安全破裂壓力當量密度值時， 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 。當量密度，g/cm311.21.41.61.82.02.22.40500pff11Pff12D11(Pff1)1000D12(D1) f1500 p ff2000Dn25003000 ff2D23500 ff3D34000Dm4500D5(D4)pp5maxpba2max5000圖 A.6 自下而上尾管設(shè)計步驟示例

16、校核尾管在下入深度處是否有卡鉆危險，方法同。若 D5D3 ，則 D4D5 ，不卡鉆；否則再設(shè)計一層尾管。歡迎下載精品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)進行壓差卡鉆校核， 具體方法同附錄 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量密度值B.2 繪制地層孔隙壓力當量密度曲線、地層破裂當量密度曲線、安全地層破裂壓力當量密度值曲線。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.當量密度，g/cm311.21.41.61.82.02.22.405001000 f1500 p ff ff1200025

17、003000350040004500 ff15000圖 B.1 自上而下表層套管設(shè)計步驟示例歡迎下載精品根據(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。根據(jù) D1 處的安全地層破裂壓力當量密度ff 1 ，用式（6）確定下部裸眼井段允許最大壓力當量密度bn 3max ，選擇正常的鉆進作業(yè)工況，用式（3）計算下部裸眼井段允許最大鉆井液密度m 3max 。用式（ 1）計算下部裸眼井段允許最大地層孔隙壓力當量密度p 3max 。在壓力當量密度曲線橫坐標上找到p 3max 值，引垂線與地層孔隙壓力當量密度線相交，最淺交點井深即為初步確定的技術(shù)套管下入深度D3 。示例圖見 B

18、.2.當量密度，g/cm311.21.41.61.82.02.22.405001000 f1500 p ff2000 ff125003000D3(D21)(D2)(Dm)35004000pff3(pff21)4500 p3max bn1max5000圖 B.2 自上而下技術(shù)套管（無尾管）設(shè)計步驟示例歡迎下載精品驗證初選技術(shù)套管下入深度D 3 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 。根據(jù)以下原則確定技術(shù)套管下入的復(fù)選深度D 21 ：a）若ppn (pa ) ，則初選深度 D3 即為技術(shù)套管下入復(fù)選深度D21 。b)若ppn (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m 2max ，用式（ 1）計算地層孔隙壓力當量密度p 2 max ，并在橫坐標上找到對應(yīng)點引垂線與地層孔隙壓力當量密度線相交，交點井深即技術(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D 21 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)壓力的當量密度ba1max 。當小于且接近 D1處地層安全破裂壓力當量密度ff 1 時，滿