井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要：井深結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是鉆井工程的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。它的主要任務(wù)是確定導(dǎo)管的下入層 次，下入深度，水泥漿返深，水泥環(huán)厚度及鉆頭尺寸?；A(chǔ)設(shè)計(jì)的質(zhì)量是關(guān)系到 油氣井能否安全、優(yōu)質(zhì)、高速和經(jīng)濟(jì)鉆達(dá)目的層及保護(hù)儲層防止損害的重要措施。 由于地區(qū)及鉆井目的層的不同，鉆井工藝技術(shù)水平的高低，不同地區(qū)井身結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)變化較大。選擇井身結(jié)構(gòu)的客觀依據(jù)是底層巖性特征、底層壓力、地層破裂壓 力。正確的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定整個油田的開采。本文基于課本所學(xué)的基本內(nèi)容, 對井身結(jié)構(gòu)做一個大致的程序設(shè)計(jì)。井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容：1、確定套管的下入層次2、下入深度3、水泥漿返深4、水泥環(huán)厚度5、鉆頭尺寸井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)參數(shù)包括地

2、質(zhì)方面的數(shù)據(jù)和工程等數(shù)據(jù)地質(zhì)方面數(shù)據(jù)（1）巖性剖面及故障提示；（2）地層壓力梯度剖面；（3）地層破裂壓力梯度剖面。工程數(shù)據(jù)（1）抽汲壓力系數(shù)以當(dāng)量鉆井液密度表示；單位g/cN :如美國墨西灣地區(qū)采用Sw=0. 06o我國中原油田Sw=0. 0150. 049o（2）激動壓力系數(shù)以當(dāng)量鉆井液密度表示，單位g/cmsoS,由計(jì)算的激動壓力用（2-58）進(jìn)行計(jì)算，美國墨西灣地區(qū)取Sg=0.06,我國中原油田Sg=0. 0150. 049o（3）地層壓裂安全增值以當(dāng)量鉆井液密度表示，單位g/ck。Sf是考慮地層破裂壓力檢測誤差而附加的，此值與地層破裂壓力檢測精度 有關(guān)，可由地區(qū)統(tǒng)計(jì)資料確定。美國油田S

3、f取值0.024,我國中原油田取值為0. 020. 03。4）溢流條件&以當(dāng)量鉆井液密度表示，單位g/cm%由于地層壓力檢測誤差，溢流壓井時(shí)，限定地層壓力增加值&。此值由地 區(qū)壓力檢測精度和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定。美國油田一般取S0.06。我國中原油田取值 為 0. 050. 10o（5）壓差允值A(chǔ)P. （AP.）裸眼中，鉆井液柱壓力與地層孔隙壓力的差值過大，除使機(jī)械鉆速降低外, 而且也是造成壓差卡鉆的直接原因，這會使下套管過程中，發(fā)生卡套管事故，使 己鉆成的井眼無法進(jìn)行固井和完井工作。壓差允值和工藝技術(shù)有很大關(guān)系。壓差允值的確定，各油田可以從卡鉆資料 中（卡點(diǎn)深度，當(dāng)時(shí)鉆井液密度、卡點(diǎn)地層孔隙壓力等）

4、反算出當(dāng)時(shí)的壓差值。 再由大量的壓差值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得出該地區(qū)適合的壓差允值。井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法及步驟套管層次和套管柱類型國內(nèi)油田套管下入層次為：導(dǎo)管，表層套管，中間套管（或技術(shù)套管），油 層套管。表層套管，中間套管，油層套管，一般按 （339. 7x244. 5x177. 8x139. 7皿（13 3/8 x 9 5/8 x 7 x 5 % in）系列進(jìn)行設(shè)計(jì)。（1）根據(jù)區(qū)域地質(zhì)情況，確定按正常作業(yè)工況或溢流工況選擇（2）利用壓力剖面圖中最大地層壓力梯度求中間套管下入深度假定點(diǎn)。自橫坐標(biāo)上找到設(shè)計(jì)的地層破裂壓力梯度ps向下引垂直線與地層破裂壓力 梯度線相交，交點(diǎn)即為中間套管下入深度假定點(diǎn)，記點(diǎn)

5、或。（3）驗(yàn)證中間套管下入深度Hs是否有卡套管危險(xiǎn)。采用Pm-PxMA Ph式中p.一一鉆井深度氏時(shí)采用的鉆井液密度，g/cms；Pp一一Ha以下裸眼井段最小或正常地層壓力梯度當(dāng)量密度，g/cm3：田一一最深正常地層壓力或最小地層壓力深度，mo若APAPS （或則中間套管下至出過程中有被卡危險(xiǎn)。在這種情況下可 采取以下方法解決：應(yīng)用以下公式重新計(jì)算中間套管下入深度0. 00981（ - Pp）H, = 鳥 （或 APa）Pm是在深度田，允許壓差值Mi （或此）時(shí)采用的鉆井液密度。（pm-S.）二最 大允許地層壓力。在壓力剖面圖上找到（pm-Sw）值，引垂線與地層壓力梯度線相 交，交點(diǎn)即為新計(jì)算

6、的中間套管下入深度，記為任。應(yīng)用方法a,往往需多下一層套管或尾管，為了避免這種情況，鉆井工程 師可根據(jù)所在區(qū)域鉆井工藝技術(shù)水平，鉆井液體系和性能，從工藝、防卡液上解 決中間套管下入到H3的卡鉆危險(xiǎn)。（4）計(jì)算鉆井（或中間）尾管的最大下入深度在上步中，若按方法a解決壓差卡鉆危險(xiǎn)，則還需下一段中間尾管以 滿足采用（p/S.）鉆井液密度鉆井時(shí)，也與&的安全鉆井問題。一般情況下, 中間尾管下至氏即可。當(dāng)然也可根據(jù)中間套管鞋處（壓）的地層破裂壓力梯度, 下推尾管的最大可下深度：p叫-（S, + 5； + 5；） = Ppp皿一中間套管鞋處的地層破裂壓力梯度，g/cm；Pp一中間尾管最大可下深度處地層壓力

7、梯,g/cmso在壓力梯度剖面圖橫坐標(biāo)上找到Pp，從Pp引垂線與地層壓力梯度線相 交，交點(diǎn)即為中間尾管的最大下入深度R。（5）計(jì)算表層套管下入深度H1根據(jù)中間套管鞋處地層壓力梯度p.,在給事實(shí)上&的溢流條件，用試算法 計(jì)算表層套管的下入深度。即UPfD = PPHZ + S. + + 戶 式中P）一設(shè)計(jì)地層破裂壓力梯度，其工程意義為溢流壓井時(shí)，表層套管鞋 處承受的有效液柱壓力梯度的當(dāng)量密度。試算中，當(dāng)p血-Pfl2（00.024）,即符合設(shè)計(jì)要求。（6）進(jìn)一步校核中間尾管&校核中間尾管下入最大深度時(shí)，是否有卡套管危險(xiǎn)。校核方法與步驟3 相同。b.校核在給定&溢流條件下壓井時(shí)，中間套管鞋處是否有

8、被壓裂的危險(xiǎn)。 校核方法同步驟5。（7）油層套管下入目的層中，應(yīng)進(jìn)行壓差卡鉆和溢流條件校核。套管尺寸與井眼尺寸選擇及配合1.設(shè)計(jì)中考慮的因素（1）生產(chǎn)套管尺寸應(yīng)滿足采油方面要求。根據(jù)生產(chǎn)層的產(chǎn)能、油管大小、 增產(chǎn)措施及井下作業(yè)等要求來確定。（2）對于探井，要考慮原設(shè)計(jì)井深是否要加深，地質(zhì)上的變化會使原來的 預(yù)告難于準(zhǔn)確，是否要求井眼尺寸上留有余量以便增下中間套管，以及對巖心尺 寸要求等。（3）要考慮到工藝水平，如井眼情況、曲率大小、井斜角以及地質(zhì)復(fù)雜情況 帶來的問題。并應(yīng)考慮管材、鉆頭等庫存規(guī)格的限制。套管和井眼尺寸的選擇和確定方法確定井身結(jié)構(gòu)尺寸一般由內(nèi)向外依次進(jìn)行，首先確定生產(chǎn)套管尺寸， 再確定下入生產(chǎn)套管的井眼尺寸，然后確定中間套管尺寸等，依此類推，直到表 層套管的井眼尺寸，最后確定導(dǎo)管尺寸。生產(chǎn)套管根據(jù)采油方面要求來定?？碧骄畡t按照勘探方面要求來定。套管與井眼之間有一定間隙，間隙過大則不經(jīng)濟(jì)，過小會導(dǎo)致下套管 困