塔里木非常規(guī)井身結(jié)構(gòu)及套管程序設(shè)計(jì)(方案與可行性分析)()

1、塔里木油田非常規(guī)井身結(jié)構(gòu)及套管程序0。六年十月1. 塔里木現(xiàn)行井身結(jié)構(gòu)及其缺陷1.1. 塔里木現(xiàn)行井身結(jié)構(gòu)塔里木油田目前主要采用的井眼套管程序?yàn)椋?0" x 13 3/8" X9 5/8" X7" X5"這套井身結(jié)構(gòu)在塔里木油田應(yīng)用17年，能夠滿足臺(tái)盆區(qū)的鉆井生產(chǎn)需要。這套結(jié)構(gòu)具有套管規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)、供貨渠道通暢、工具及井口配備成熟、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。1.2. 塔里木現(xiàn)行井身結(jié)構(gòu)存在的缺陷總體來(lái)說(shuō)，塔里木現(xiàn)行井身結(jié)構(gòu)存在以下一些缺陷：(1) 不利于應(yīng)對(duì)復(fù)雜地層深井、超深井地質(zhì)變化引發(fā)的復(fù)雜鉆井工程問(wèn)題；(1)8 1/2”(井眼)X7”(套管)、6” (

2、5 7/8”)(井眼)X5”(套管)環(huán)空間隙窄，固井質(zhì)量差；(1) 套管強(qiáng)度偏低。1.2.1. 兩層、三層井身結(jié)構(gòu)存在的缺陷目前哈得地區(qū)普遍采用兩層井身結(jié)構(gòu)，這里以任選的哈得19井為例，圖 1.1 給出了該井的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。三層井身結(jié)構(gòu)主要在塔中地區(qū)采用，這里以任選的塔中82井為例，圖 1.2 給出了該井的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。系組界度W) 一底深。泥漿 密度 (g/cm3)井身結(jié)構(gòu)下套管依據(jù)第四 系Q J501.05X封固上部松散地層 加固井口.上第1.101200系N2430112-l/4"*1200mr iqnn.封固目的層。 (備用)1.10 J.JUUID(innm下第 三系E

3、2685白堊 系K3487侏羅 系J3911三疊 系T44011U U V HI7*5298m二疊 系P4563石炭系標(biāo)準(zhǔn)灰 巖頂51212號(hào)砂 層頂5166礫底 角巖5218L2553005233上函 心型5300 8-1/2"+5300m系組底界 深度 (m)泥漿 密度 (g/cm3)井身結(jié)構(gòu)下套管依據(jù)L10封固上部松散地層 加固井口.L151200J -5/8*1200 n)系R1890L15I 12 l/4"#12Q0m r 13oom7”尾管下至黑陶系 桑格木組底，封固 上部地層為打開(kāi)F一 目的層作好準(zhǔn)備.白堊 系K2370(I三疊 系T2960(1二普 系P35

4、70:J石發(fā) 系C4130<L.志留 系S44551.25(11 陶桑格木53505352k (15000 皿片 * 5350 m系 05550L051.205550卜?*8-1/2*+5352 m(5000-5548)m封固目的層。(備用)6tt*5550 B圖1.2塔中82井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖上面給出的這種兩層和三層的井身結(jié)構(gòu)存在的一個(gè)突出問(wèn)題是：8 1/2"裸眼井段長(zhǎng)，一般4000米左右，最長(zhǎng)達(dá)5200米，經(jīng)常發(fā)生電測(cè)、阻卡、下 套管井漏、開(kāi)泵不通、開(kāi)泵不返、固井質(zhì)量差等問(wèn)題，2004年到現(xiàn)在此類事故復(fù)雜25起，損失時(shí)間166天，具體統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表1.1。表1.1 2004年到

5、現(xiàn)在塔里木探井小8 1/2"井眼鉆井復(fù)雜問(wèn)題統(tǒng)計(jì)序 號(hào)井號(hào)完鉆井深(m)裸眼段長(zhǎng)度(m)復(fù)雜(事故)類型損失 時(shí)間 (h)備注1輪南635548.604749.60卡鉆2次462輪古395682.004460.00卡鉆、鉆具落井1665. 53輪古8025208.504007.50鉆具落井打撈45.34輪南6215643.504147.50卡鉆355塔中715015.393811.39下7"套管遇阻，開(kāi)泉/、通6塔中1224634.003429.00電測(cè)卡電纜417塔中6214854.003652.80下7"套管井漏失返8輪古3815516.434015.43電測(cè)

6、卡電纜749哈德1175200.003997.65電測(cè)卡工具-頓鉆-側(cè)鉆95410塔中70C4754.00原井開(kāi)窗鉆具斷打撈14811輪古376310.004311.78兩次鉆具落井打撈10912輪南6215643.504147.75傳輸電測(cè)儀器信號(hào)中斷 卡鉆701113輪古3763104311.78測(cè)井儀器帽落井 電纜磨損312914輪南63157784575.8電測(cè)儀器卡，穿心打撈4215輪古39158914686.13連續(xù)兩次穿心打撈 固井施工井口/、返漿7天13 小時(shí)16輪南30154964294.78卡鉆致使側(cè)鉆卜套管中途井口小返漿 固井井口不返漿24天鉆到井深5250.34 米鉆，

7、 在2835.10 米處側(cè)鉆17輪古7井5143.603946.1套管卜到底開(kāi)泵，井口返漿量由 大變小，逐漸不返，一級(jí)固井不 返漿，二級(jí)固井返漿18塔中7746803880卜-套管中途井口返漿，固井施工 井口/、返漿19塔中744635.503837.31卜-套管與固井過(guò)程間斷漏失20塔中7249184119.72套管下到位，不能建立循環(huán)，一、 二級(jí)固井井口不返漿21塔中6234719.203916.7套管下到位，不能建立循環(huán)，一、 二級(jí)固井井口不返漿22塔中26143503150.96兩次卡電測(cè)儀器，穿心打撈43, 6223哈得11852004004.87兩次卡電測(cè)儀器，穿心打撈 卡鉆回填側(cè)

8、鉆64, 42鉆至 4559米，短起鉆至 4404.36米卡鉆，在1845.52 米處側(cè)鉆24哈得185545.274342.78套管下到底，無(wú)法建立循環(huán)，一、 一級(jí)固井井口小反漿25哈得18C55384335.51電測(cè)儀器部件落井套管卜到位，無(wú)法建立循環(huán)，一 級(jí)固井井口不返漿，二級(jí)固井井 口返未打撈1.2.2. 四層井身結(jié)構(gòu)存在的缺陷13 3/8" X 9 5/8" X 7" X 5"目前采用的4層套管程序?yàn)?英買(mǎi)力地區(qū)的井普遍采用這種井身結(jié)構(gòu)。這里以任選的英買(mǎi)36井為例,圖1.3給出了該井的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。系組界度Q 底深(In源槳 密度(g/cm3

9、)井身結(jié)構(gòu)下套管依據(jù)第四 系1351.10封固上部松散地層 加固井口。庫(kù)1.15J車(chē)1500)八?13-3/mSOOn)上組L15J17-1/2 J(l&*>1500m9T/8"套管下入原 則,封固下第三系 的鹽膏層，鉆穿鹽膏 層下套管.為降低 密度鉆目的層創(chuàng)造 條件。第N2K2925-1 r (Jum系N*LH1-2K3875,3600in吉迪 克第Nlj47801.80J4200m下第 二瑾5057LX9-5/89-7/8*)+5055m508512-1/4*+ 5057 m7”尾管下至白堊系白 堊 系巴什基 奇克里 Klb5405L115卡昔沙良群底，封固 上部地

10、層,為萬(wàn)升F 一目的層作好準(zhǔn)備。1. 2555271K XKIl E卡普沙良 組K】kp55251 7(4800-5525)m寒武中統(tǒng)1.08(18-1/2*5527 id封固目的層。(備用)系E下統(tǒng)61001. 12610015"*(5350-6038)n6 *6100 m圖1.3英買(mǎi)36井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖這種井身結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題是：9 7/8"套管封鹽層，強(qiáng)度不夠，若采用103/4”套管環(huán)空間隙小，下套管風(fēng)險(xiǎn)大。1.2.3.五層井身結(jié)構(gòu)存在的缺陷目前采用的5層套管程序?yàn)椋?0" X 13 3/8" X 9 5/8 "X 7" X 5&

11、quot;這種井身結(jié)構(gòu)普遍用于山前預(yù)探井和評(píng)價(jià)井，如卻勒6 井、博孜1 井，這里給出卻勒6 井的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，見(jiàn)圖1.4。系 上 第 三 系 N 界 新 生 界KZI螂泥漿 組融密.度(m)井身結(jié)構(gòu)下套管依據(jù)下第三系E白堊系K 侏系中生界庫(kù)軍組Nk238CI131. 151.201800L251.504700康村組N1-2K386G吉迪克組N1J48901.702, 25555。1. 401.505920 I鹽頂5090底砂巖底563050005920y4500 m3 1/2 卡X 5550 m夕I/X1 口皿16tfX1800m3700 ni26X1 OOni1000 m95/8伙即0計(jì)9

12、礎(chǔ)這 Q900-2400n+95/8*>< 區(qū)00-415珈+9加夕 4150'465Q) m +95/吶465口-胃口。)11112 l/4*X47D0m7伙(4500-5548) m5 #X( 5350-5918)用(備用)封固也表松散層封固庫(kù)車(chē)組、康襯蛆頂 部低壓地層口1封固吉迪克蛆牡部低 壓地層,套管下至相當(dāng)于 卻勒1井欠壓實(shí)地層頂 (4760-4790 )米0 2垂深180 口-442。米為增 斜井段垂深4420米井斜 角達(dá)14水平位移旺300 米方位:正北,北偏菜或 北偏西:垂深442 0-47 0瞇 為降斜段,垂深47 口0米時(shí) 井斜角降至2 5M水平位移 大

13、于3 0口米方位:正北，北 偏東或北偏西.封固下第三系灣、 鹽層 42 "4”占頭鉆開(kāi)鹽層 底以下地層不得大于 10米，不能褐開(kāi)E底砂 L1J 石封固目的層.5 7/85920 m圖1.4卻勒6井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖這種井身結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題是：（ 1） 、由于地層巖性、層位、深度及壓力預(yù)測(cè)不準(zhǔn)，難以封隔多套復(fù)雜地層，造成在同一裸眼段應(yīng)對(duì)多種復(fù)雜情況，鉆井事故復(fù)雜時(shí)效高，甚至不能鉆達(dá)地質(zhì)目的層；（ 2） 、 5 7/8"井眼鉆井窄壓力窗口，油氣水層環(huán)空壓耗大，井底壓力平衡極難控制，溢漏嚴(yán)重；（ 3） 、環(huán)空間隙小，固井質(zhì)量差。1.2.4. 六層井身結(jié)構(gòu)存在的缺陷目前采用的6 層套管程

14、序?yàn)椋?0" x 13 3/8" X9 5/8" x 8 1/8" x6 1/4" x4 1/2”這里給出六層套管設(shè)計(jì)的羊塔克502井的套管程序設(shè)計(jì)圖，見(jiàn)圖1.5。這種井身結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題是（ 1） 、 9 5/8"套管內(nèi)下8 1/8 "套管環(huán)空間隙太小，致使下套管速度慢，同時(shí)井底作用的回壓大，極易壓漏地層；（ 2） 、 8 1/2"井眼需長(zhǎng)段擴(kuò)眼至9 1/2 "，才能下8 1/8"套管，擴(kuò)眼難度大，時(shí)間長(zhǎng)；（ 3） 、環(huán)空間隙小，無(wú)法加工懸掛器，并且回接筒壁薄易變形。界系組深度新生界第四系150

15、上第三系庫(kù)車(chē)組3245康村組4145吉迪克組45E5下第三系鹽頂）5185（鹽底）5285C底砂巖底）5375中生界白堊系9635士生界二疊系泵SG861.051.2 口L20LEO.7ri2.33】.20L5Urw井身結(jié)構(gòu)下套管依據(jù)2D'X20Cm26'X200m800m1000H13 3/e'xieochi17 1/2X1602hig 5/e'X3000m封畫(huà)地表松散地層。封固庫(kù)車(chē)蛆上音聯(lián)散、低壓地層，為鉆穿下部復(fù)雜地層創(chuàng)造條件。3600121M'X4E52hi4900jh51 DDn81用X52廝C81/2"+91/2,M297mei/4

16、'X534hi(S5/3"+71/2")X5342m4V?X5100-56e3m：4450m9 7用父 4E5 口 rr(5 +51/221X56S5m封固鹽層以上地屋，提高地層 承壓能力，保證高密度泥漿安 全鉆穿鹽層中封固鹽層，保證維埃安全鉆進(jìn) 下部井殷。封固宮泥巖，以便降低密度鉆下部目的層“封固目的層Q圖1.5羊塔克502井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖2. 塔里木新型井身結(jié)構(gòu)及套管程序設(shè)計(jì)主要針對(duì)解決塔里木現(xiàn)有井身結(jié)構(gòu)存在的缺陷，結(jié)合塔里木油田地質(zhì)情況特點(diǎn)，提出了新的井身結(jié)構(gòu)系列。2.1. 兩層套管新的兩層套管結(jié)構(gòu)為：井眼：12 1/4" X 8 1/2”套管：9

17、5/8" X5 1/2"詳細(xì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2.1。2.2. 三層套管新的三層套管結(jié)構(gòu)為：井眼：13 1/8" X 9 1/2" X 6 1/2"套管：10 3/4" X 7 5/8"X 5"詳細(xì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2.2。2.3. 四層套管新的四層套管結(jié)構(gòu)為：井眼：17 1/2" X 13 1/8" X 9 1/2" X 6 1/2"套管：14 3/8" X 10 3/4" X 7 5/8" X 5"詳細(xì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2.3。2.4. 五層套管新的

18、五層套管結(jié)構(gòu)為：井眼：26" X 17 1/2" X 13 1/8" X 9 1/2" X 6 1/2"套管：20"X14 3/8" X 10 3/4”11 1/8") X 7 3/4" 乂 5"詳細(xì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2.4。2.5. 山前深井、超深井探井井身結(jié)構(gòu)新的山前深井、超深井探井套管結(jié)構(gòu)為：井眼：26" X 17 1/2" X 13 1/8" X 9 1/2" 乂 6 5/8"-7 1/2" 乂 5"-5 1/2"

19、4 1/2"套管：20"X14 3/8" X 10 3/4"(11 1/8") X 8 " X 6 1/4”詳細(xì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2.5。表2.1兩層井身結(jié)構(gòu)及套管程序方案套管 層次井眼(mm本層預(yù)計(jì) 最大深度 (m)套管規(guī)格(mm鋼級(jí)ksi接箍 外徑 (mrm內(nèi)徑(mm通徑(mm套管井 眼間隙(mm套管強(qiáng)度接頭套管 線重(kg/m )備注抗擠(MPa)內(nèi)壓(MPa)屈服(KNJ)扣型連接 強(qiáng)度 (KNJ)A層311.15(12 1/4”)1200244.48X 11.99(9 5/8 ”)110269.88220.50216.5433.3

20、436.563.26643API偏梯667469.94第二層215.9(8 1/2”)5900139.7X 9.17 (5 1/2”)110153.67121.36118.1938.176.585.2*2852API偏梯296829.76*對(duì)于表中所給5 1/2”套管，不考慮鉆井液浮力時(shí)，按照下深 5900米計(jì)算，套管的抗拉安全系數(shù)為1.66。表2.2三層井身結(jié)構(gòu)及套管程序方案套管 層次井眼(mm本層預(yù)計(jì) 最大深度(m套管規(guī)格(mrm鋼級(jí)ksi接箍 外徑 (mrm內(nèi)徑(mm通徑(mrm套管井 眼間隙(mm套管強(qiáng)度接頭套管 線重(kg/m )備注抗擠(MPa)內(nèi)壓(MPa)屈服(KNJ)扣型連接

21、 強(qiáng)度 (KNA層333.38(13 1/8”)1200273.05X 13.84 (10 3/4”)110298.45245.36241.4030.1740.551.48551API偏梯850790.33第二層241.3(9 1/2”)5900193.68X 10.92(7 5/8”)110215.90171.83168.6623.8154.2674.884756API偏梯486349.22第三層165.1(6 ? ”)6500127.0X 9.19 (5”)110141.3108.61105.4419.0593.096.02581API長(zhǎng)圓220226.79尾管*對(duì)于表中所給7 5/8”套

22、管，不考慮鉆井液浮力時(shí)，按照下深5900米計(jì)算，套管的抗拉安全系數(shù)為1.67。表2.4五層井身結(jié)構(gòu)及套管程序方案套管 層次井眼(mm本層預(yù)計(jì) 最大深度 (成套管規(guī)格(mm鋼級(jí)ksi接箍 外徑 (mm內(nèi)徑(mrm通徑(mm套管井 眼間隙(mrm套管強(qiáng)度接頭套管線重(kg/m )備注抗擠(MPa)內(nèi)壓(MPa)屈服(KN扣型連接 強(qiáng)度 (KNJ)A層444.5(17 1/2")800365.13X 13.88 (14 3/8")110390.50337.38333.4339.6919.1850.4311610API偏梯11610119.47第二層333.38(13 1/8&qu

23、ot;)4900273.05X 13.84 (10 3/4")110298.45245.36241.4030.1740.551.48551API偏梯850790.33第三層241.3(9 1/2")6600193.68X 10.92 (7 5/8")110215.90171.83168.6623.8154.2674.884756API偏梯486349.22尾管第四層165.1(6 ?")6900127.0X 9.19 (5")110141.3108.61105.4419.0593.096.02581API長(zhǎng)圓220226.79尾管*對(duì)于表中所給

24、10 3/4"套管，不考慮鉆井液浮力時(shí)，按照下深5000米計(jì)算，套管的抗拉安全系數(shù)為1.88。*表中淺綠色底紋對(duì)應(yīng)的套管為非標(biāo)套管，其強(qiáng)度均按照API公式計(jì)算。套管 層次井眼(mm本層預(yù)計(jì) 最大深度 (m)套管規(guī)格(mrm鋼級(jí) ksi接箍 外徑 (mrm內(nèi)徑(mrm通徑(mm套管井 眼間隙(mrm套管強(qiáng)度接頭套管 線重(kg/m )備注抗擠(MPa)內(nèi)壓 (MPa)屈服(KNJ)扣型連接 強(qiáng)度 (KN)A層660.4 (26")300508X 12.7 (20")55533.4482.60477.8276.25.315.977095API偏梯7488158.49第

25、二層444.5(17 1/2")3500365.13X 13.88 (14 3/8")110390.50337.38333.4339.6919.1850.4311610API偏梯11610119.47第 三 層不鹽，封333.38(13 1/8")5500_ _ _ _ *273.05X 13.84(10 3/4”)140298.45245.36241.4030.1744.0690.3211443API偏梯1138490.33封鹽282.58X 18.64(11 1/8")(下段 800m) + *273.05X 13.84140301.70特殊間隙24

26、5.30241.3325.490.35111.4114917API偏梯7300.5120.56第四層 （鹽）241.3(9 1/2")6300196.85X 13.89(7 3/4”)140219.85169.07165.122.23*105119.207706.5API偏梯750062.27尾管第五層165.1(6 1/2”)7000127.0X 9.19 (5")110141.3108.61105.4419.0593.096.02581API長(zhǎng)圓220226.79尾管*對(duì)于表中所給10 3/4"套管，不考慮鉆井液浮力時(shí)，按照下深 5500米計(jì)算，套管的抗拉安全

27、系數(shù)為2.35。如何按照10 3/4"套管與11 1/8"（下段800米）復(fù)合管柱計(jì)算，則 10 3/4"套管的抗拉安全系數(shù)為 2.23。* 這里之所以采用復(fù)合套管柱，是因?yàn)?11 1/8"套管的重量太大，單純采用此套管時(shí)套管柱重量太大。*此值為API公式計(jì)算值，若按照高抗擠套管考慮，其擠毀強(qiáng)度可高于此值。表2.5山前深井、超深井探井井身結(jié)構(gòu)及套管程序方案套管 層次井眼(mm本層預(yù)計(jì) 最大深度 (m套管規(guī)格(mrm鋼級(jí)ksi接箍 外徑 (mrm內(nèi)徑(mm通徑(mrm套管井 眼間隙(mrm套管強(qiáng)度接頭套管線重(kg/m )備注抗擠(MPa)內(nèi)壓(MPa)屈

28、服(KNJ)扣型連接 強(qiáng)度 (KNJ)A層660.4(26")300508X 12.7(20")55533.4482.60477.8276.25.315.977095API偏梯7488158.49第二層444.5(17 1/2")3500365.13X 13.88 (14 3/8")110390.50337.38333.4339.6919.1850.4311610API偏梯11610119.471第三 層、不1封333.38(13 1/8")5000273.05X 13.84(10 3/4")140298.45245.36241.40

29、30.1744.0690.3211443API偏梯1138490.33封鹽282.58X 18.64(11 1/8")(下段 800m) +273.05X 13.84140301.70特殊間隙245.30241.3325.490.35111.4114917API偏梯7300.5120.56第四層 (鹽)241.3(9 1/2")6300203.2X 15.45(8")140208(徽粗)172.3168.3319.05122.42128.448796.3特殊6157.471.08尾管第五層168.3+190.5(6 5/8 " +71/2 ")

30、6500158.75X 13 (6 1/4")140無(wú)接箍132.7129.5315.851381415746.7直連2873.3646.41尾管127+139.7(5" +5 1/2 ")7000114.3X 10.92 (4 1/2 ")110無(wú)接箍92.4689.2912.71311272696.8直連1343.5127.66尾管用八層3.新型井身結(jié)構(gòu)及套管程序方案與現(xiàn)行結(jié)構(gòu)的對(duì)比圖3.1 4層新型井身結(jié)構(gòu)與現(xiàn)行結(jié)構(gòu)的對(duì)比圖3.1到圖3.3給出了新型井身結(jié)構(gòu)與現(xiàn)行結(jié)構(gòu)的對(duì)比底界 深度 (m)泥漿 密度(g/cm3)T°11.1512001.151890237029035T0413044551.25535053521