《井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課件

1、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)PPT課件井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)PPT課件第二章：井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié)：地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法Dc指數(shù)聲波時(shí)差地震層速度法第二節(jié)：地層破裂壓力預(yù)測(cè)理論計(jì)算地破試驗(yàn)第三節(jié)：地層坍塌壓力預(yù)測(cè)第四節(jié)：井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五節(jié)：生產(chǎn)套管尺寸設(shè)計(jì)（自學(xué)）2a第二章：井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié)：地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法4a井身結(jié)構(gòu)定義套管層次、套管下入深度以及井眼尺寸（鉆頭尺寸）與套管尺寸的配合。 主要內(nèi)容確定套管的層數(shù)確定各層套管的下深確定套管尺寸與井眼尺寸的配合 影響因素地層壓力（地層壓力、破裂壓力、地層坍塌壓力）工程參數(shù) 地層必封點(diǎn)3a井身結(jié)構(gòu)定義5a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法靜液柱壓力（Hydrostatic pre

2、ssure） Ph定義靜液壓力是由液柱重力引起的壓力。計(jì)算：液體密度,（g/cm3）H:液柱垂直高度，mPh4a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法靜液柱壓力（Hydrostatic p地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法壓力梯度(Pressure gradient)單位高度（或深度）增加的壓力值在油田，為方便起見，有時(shí)壓力梯度單位直接用密度單位?；蛑苯佑脡毫ο禂?shù)的概念。有效密度（當(dāng)量密度）鉆井液在流動(dòng)過程中有效地作用在井內(nèi)的壓力為有效液柱壓力通過有效壓力換算得到的液體密度稱為等效密度。5a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法壓力梯度(Pressure gradi地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法上覆巖層壓力 PO定義：某處地層的上覆巖層壓力是指

3、覆蓋在該地層以上的地層基質(zhì)（巖石）和孔隙中流體（油氣水）的總重力造成的壓力。計(jì)算P0：上覆巖層壓力；MPa；：無量綱的小數(shù)rm:巖石基質(zhì)密度，g/cm3；:地層空隙中流體密度，g/cm3；H：井深，m.Po6a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法上覆巖層壓力 POP0：上覆巖層壓力；地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法地層壓力( Formation Pressure) PP地層壓力是指作用在巖石孔隙流體（油氣水）上的壓力，也叫地層孔隙壓力。骨架應(yīng)力(matrix pressure)由巖石顆粒之間來支撐的那部分上覆巖層壓力。PoPp7a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法地層壓力( Formation Pre地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法地層破

4、裂壓力(fracture pressure)在井中，當(dāng)?shù)貙訅毫_(dá)到某一值時(shí)會(huì)使地層破裂，這個(gè)壓力稱為地層破裂壓力。地層坍塌壓力(Caving pressure)當(dāng)井內(nèi)液柱壓力低于某一值時(shí)，地層出現(xiàn)坍塌，我們稱這個(gè)壓力為地層坍塌壓力。在有異常壓力段、使巖石的液體釋放造成井塌。8a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法地層破裂壓力(fracture pre井底環(huán)空壓力1、不循環(huán)時(shí)：2、鉆進(jìn)時(shí)： 3、起下鉆時(shí)：Pg為起下鉆波動(dòng)壓力地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法9/21/20229a井底環(huán)空壓力地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法9/21/202211a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法異常地層壓力正常地層壓力一般為鹽水液柱壓力PW。不在正常地層壓力

5、范圍內(nèi)的壓力稱為異常地層壓力。異常低壓PPPwHPPwPo10a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法異常地層壓力HPPwPo12a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法異常低壓產(chǎn)生原因生產(chǎn)層長(zhǎng)期開采衰竭地下水位很低異常高壓產(chǎn)生原因特點(diǎn)異常高壓地層與正常地層之間有一個(gè)封閉層原因沉積物的快速沉積滲透作用構(gòu)造作用儲(chǔ)集層的機(jī)構(gòu)油田注水11a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法異常低壓產(chǎn)生原因13a壓實(shí)效應(yīng)PDPPO海面/地面地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法9/21/202212a壓實(shí)效應(yīng)PDPPO海面/地面地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法9流體運(yùn)移地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法9/21/202213a流體運(yùn)移地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法9/21/202215a地層壓力理論及預(yù)測(cè)

6、方法地層壓力預(yù)測(cè)（監(jiān)測(cè)）方法Dc指數(shù)法原理：機(jī)械鉆速隨壓差的減少而增加。正常情況下，鉆速隨井深的增加而減小，Dc增加，在異常地層壓力地層，鉆速增加而dc減小。 適用范圍：巖性為泥巖、頁巖；鉆進(jìn)過程中的地層壓力監(jiān)測(cè)和完鉆后區(qū)塊地層壓力統(tǒng)計(jì)分析。dH9/21/202214a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法地層壓力預(yù)測(cè)（監(jiān)測(cè)）方法dH9/21/地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法Dc指數(shù)法預(yù)測(cè)的原理D指數(shù)鉆速方程：D指數(shù)V:鉆速,m/h;N:轉(zhuǎn)速：r/minP:鉆壓,kN;Db:鉆頭尺寸,mm15a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法Dc指數(shù)法預(yù)測(cè)的原理17a16a18a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法dc指數(shù)法預(yù)測(cè)的原理dc指數(shù)對(duì)鉆井液密度變化

7、進(jìn)行修正dc指數(shù)mN:正常地層壓力梯度，g/cm3;m:實(shí)際鉆井液密度， g/cm3;17a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法dc指數(shù)法預(yù)測(cè)的原理19a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法d指數(shù)dc指數(shù)18a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法d指數(shù)dc指數(shù)20a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法dc指數(shù)監(jiān)測(cè)地層壓力的方法按一定深度取點(diǎn)，一般1.53m取一點(diǎn)，如果鉆速高可以510m一個(gè)點(diǎn)，重點(diǎn)井段1m一點(diǎn)，同時(shí)記錄每個(gè)記錄點(diǎn)的鉆頭尺寸、鉆速、鉆壓、轉(zhuǎn)速、地層水和鉆井液密度。計(jì)算dc指數(shù)通過統(tǒng)計(jì)分析的方法建立正常壓力趨勢(shì)線計(jì)算地層壓力提示如有必要，必須對(duì)鉆頭尺寸進(jìn)行校正；一個(gè)構(gòu)造上的正常壓力可以通過多個(gè)井得到，以提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確程度；Dc指數(shù)預(yù)測(cè)地

8、層壓力所得到的結(jié)果可能與其它方法所得到的結(jié)果不盡一致。19a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法dc指數(shù)監(jiān)測(cè)地層壓力的方法21a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法地層壓力計(jì)算反算法 P所求井深地層壓力當(dāng)量密度，g/cm3； n所求井深正常地層壓力當(dāng)量密度，g/cm3 dCN所求井深處正常趨勢(shì)線上的dc指數(shù)值； dca所求井深實(shí)際dc指數(shù)。 20a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法地層壓力計(jì)算22a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法地層壓力計(jì)算等效深度法：若地層具有相同的dc指數(shù)，則認(rèn)為其骨架應(yīng)力相等。 PP所求深度的地層壓力，MPa； H所求地層壓力點(diǎn)的深度，m； G0上覆地層壓力梯度，MPa/m； Gn等效深度處的正常地層壓力梯度，MPa/

9、m HE等效深度，m。 21a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法地層壓力計(jì)算23adcH地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法等效深度計(jì)算在等效深度處，地層骨架應(yīng)力相等地層壓力計(jì)算步驟鉆井參數(shù)錄入鉆速、鉆壓、轉(zhuǎn)速、地層水密度、鉆井液密度計(jì)算dc指數(shù)回歸正常趨勢(shì)線計(jì)算地層壓力HEH9/21/202222adcH地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法等效深度計(jì)算HEH9/21/20地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法地層壓力預(yù)測(cè)（監(jiān)測(cè)）方法聲波時(shí)差法原理：聲波在地層中的傳播速度與巖石的密度、結(jié)構(gòu)、孔隙度及埋藏深度有關(guān)。當(dāng)巖性一定時(shí)，聲波的速度隨巖石孔隙度的增大而減小，對(duì)于沉積壓實(shí)作用形成的泥巖、頁巖，在正常地層壓力井段，隨著井深增加，巖石孔隙度減少，聲波

10、速度增加，聲波時(shí)差減??；在異常壓力井段，巖石空隙度增加，聲波速度減少，聲波時(shí)差增大。因此，可以通過聲波時(shí)差偏離正常趨勢(shì)線的大小預(yù)測(cè)地層壓力。適用范圍：巖性為泥巖、頁巖；完鉆后進(jìn)行地層壓力評(píng)價(jià)。 23a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法地層壓力預(yù)測(cè)（監(jiān)測(cè)）方法25aH聲波時(shí)差地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法聲波時(shí)差（用頁巖的聲波時(shí)差）要求：足夠數(shù)量的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)H：井深，m t:井深H處的泥巖聲波時(shí)差，s/ft t0:表層泥巖聲波時(shí)差, s/ftC：正常趨勢(shì)線斜率A:正常趨勢(shì)線截距9/21/202224aH聲波時(shí)差地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法聲波時(shí)差（用頁巖的聲波時(shí)差）地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法聲波時(shí)差法預(yù)測(cè)地層壓力預(yù)測(cè)步驟在標(biāo)準(zhǔn)

11、聲波時(shí)差測(cè)井資料上選擇泥質(zhì)含量大于80%的泥頁巖層段，以5m為間隔點(diǎn)讀出井深相應(yīng)的聲波時(shí)差值，并在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上描點(diǎn)；建立正常壓實(shí)趨勢(shì)線及正常壓實(shí)趨勢(shì)線方程；將測(cè)井曲線上的聲波時(shí)差值代入趨勢(shì)線方程，求出等效深度HE；用等效深度法計(jì)算地層壓力PP。對(duì)于碳酸巖類地層的孔隙壓力預(yù)測(cè)，除了隨鉆測(cè)量外，目前還未研究出成熟的技術(shù)。 25a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法聲波時(shí)差法預(yù)測(cè)地層壓力27a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法地層壓力預(yù)測(cè)（監(jiān)測(cè)）方法地震層速度法原理：在不同巖性、不同壓實(shí)程度情況下，地震波速存在差異。在正常壓實(shí)地層，隨著深度增加，地震波速增加；在異常壓力地層，隨著深度的增加，地震波速減小。適用范圍：鉆前對(duì)區(qū)域

12、地層壓力進(jìn)行評(píng)價(jià)。 26a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法地層壓力預(yù)測(cè)（監(jiān)測(cè)）方法28a地層破裂壓力確定方法理論計(jì)算井眼井壁的應(yīng)力：最大最小水平主應(yīng)力27a地層破裂壓力確定方法理論計(jì)算29a地層破裂壓力確定方法地層破裂壓力計(jì)算地層的破裂是由井壁上的應(yīng)力狀態(tài)決定的。地層破裂是由于井壁上的有效切向應(yīng)力達(dá)到或超過巖石的拉伸強(qiáng)度（抗張強(qiáng)度）St：地層的拉伸強(qiáng)度，MPa； ：泊松比Po:上覆巖層壓力MPa; ：有效應(yīng)力系數(shù)A、B：構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)Pp：地層孔隙壓力，MPa28a地層破裂壓力確定方法地層破裂壓力計(jì)算30a測(cè)試方法PPf=Pstand_pipe+Pm地層破裂壓力確定方法9/21/202229a測(cè)試方法PP

13、f=Pstand_pipe+Pm地層破裂壓力確定液壓試驗(yàn)（泄漏試驗(yàn)）P泵入量：V立管壓力PA地層破裂壓力確定方法9/21/202230a液壓試驗(yàn)（泄漏試驗(yàn)）P泵入量：V立A地層破裂壓力確定方法9/地層破裂壓力確定方法地層破裂壓力的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試循環(huán)調(diào)節(jié)泥漿性能，保證泥漿性能穩(wěn)定，上提鉆頭至套管鞋內(nèi)，關(guān)閉防噴器。用較小排量（0.661.32l/s）向井內(nèi)泵入泥漿，并記錄各個(gè)時(shí)間的注入量及立管壓力。作立管壓力與泵入量（累計(jì)）的關(guān)系曲線圖，如右圖所示。從圖上確定各個(gè)壓力值，漏失壓力P1，即開始偏離直線點(diǎn)的壓力，其后壓力繼續(xù)上升；壓力上升到最大值，即為斷裂壓力Pf；最大值過后壓力下降并趨于平緩，平緩的壓力稱

14、為傳播壓力。31a地層破裂壓力確定方法地層破裂壓力的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試33a地層破裂壓力確定方法地層破裂壓力的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試求破裂壓力當(dāng)量泥漿密度max m試驗(yàn)用泥漿密度，g/cm3； P1漏失壓力，MPa；H裸眼段中點(diǎn)井深，m。地層破裂壓力梯度(MP/m)32a地層破裂壓力確定方法地層破裂壓力的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試34a地層坍塌壓力確定方法造成井壁坍塌的原因主要是由于井內(nèi)液柱壓力太低，使得井壁周圍巖石所受應(yīng)力超過巖石本身的強(qiáng)度而產(chǎn)生剪切破壞所造成的，此時(shí)，對(duì)于脆性地層會(huì)產(chǎn)生坍塌掉塊，井徑擴(kuò)大，對(duì)塑性地層，則向井眼內(nèi)產(chǎn)生塑性變形，造成縮徑。巖石的強(qiáng)度條件（強(qiáng)度準(zhǔn)則） 根據(jù)庫侖-莫爾的研究，巖石破壞時(shí)剪切面上的剪應(yīng)力必須克

15、服巖石的固有剪切強(qiáng)度值（稱為粘聚力），加上作用于剪切面上的內(nèi)摩擦阻力。C:巖石的粘聚力：巖石的內(nèi)摩擦角；N:巖石剪切面上的法向正應(yīng)力.33a地層坍塌壓力確定方法造成井壁坍塌的原因主要是由于井內(nèi)液柱壓力地層坍塌壓力確定方法地層坍塌壓力計(jì)算 H：井深，m；：鉆井液密度，g/cm3； C：巖石的粘聚力，MPa；:地層非線性彈性修正系數(shù)（0.90.95）；H 、h：地層最大和最小水平地應(yīng)力，MPa 34a地層坍塌壓力確定方法地層坍塌壓力計(jì)算36a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法泥頁巖強(qiáng)度和力學(xué)參數(shù)的確定 巖石強(qiáng)度參數(shù)的確定 內(nèi)聚力內(nèi)摩擦角 抗拉伸強(qiáng)度 靜態(tài)彈性參數(shù)的確定 泊松比彈性模量地層有效應(yīng)力系數(shù)的確定 利

16、用聲波時(shí)差測(cè)井參數(shù)35a地層壓力理論及預(yù)測(cè)方法泥頁巖強(qiáng)度和力學(xué)參數(shù)的確定 37a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定義套管層次、套管下入深度以及井眼尺寸（鉆頭尺寸）與套管尺寸的配合。 目的保證安全、優(yōu)質(zhì)、快速和經(jīng)濟(jì)地鉆達(dá)目的層內(nèi)容下入套管層數(shù)各層套管的下入深度選擇合適的套管尺寸與鉆頭尺寸組合36a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定義38a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要原則能有效保護(hù)油氣層能避免產(chǎn)生井漏、井噴、井塌、卡鉆等井下復(fù)雜情況,為全井安全、優(yōu)質(zhì)、快速和經(jīng)濟(jì)地鉆進(jìn)創(chuàng)造條件；當(dāng)實(shí)際地層壓力超過預(yù)測(cè)值使井出現(xiàn)液流時(shí)，在一定范圍內(nèi)，具有壓井處理溢流的能力。9/21/202237a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要原則9/21/202239a

17、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)套管類型導(dǎo)管鉆表層井眼時(shí)，將鉆井液從地表引導(dǎo)到鉆臺(tái)平面上來。表層套管防止淺層水受污染，封閉淺層流砂、礫石層及淺層氣，支撐井口設(shè)備裝置，懸掛依次下入的各層套管的載荷。技術(shù)套管（中間套管）封隔坍塌地層及高壓水層封隔不同的壓力體系繼續(xù)鉆井的需要9/21/202238a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)套管類型9/21/202240a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)套管類型油層套管（生產(chǎn)套管）為油氣生產(chǎn)提供流通通道保護(hù)產(chǎn)層、分層測(cè)試、分層采油、分層改造尾管技術(shù)尾管生產(chǎn)尾管尾管回接39a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)套管類型41a井深當(dāng)量泥漿密度GpGf井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮的因素地層壓力地層破裂壓力工程參數(shù)正常作業(yè)：抽吸壓力系數(shù)Sw、激動(dòng)壓力系數(shù)Sg、地

18、層壓裂安全增值Sf出現(xiàn)液流：抽吸壓力系數(shù)Sw、地層壓裂安全增值Sf、考慮液流情況下地層壓力增加值 SK最大允許壓差PN(Pa)9/21/202240a井深當(dāng)量泥漿密度GpGf井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮的因素9/21/20井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)最大鉆井液密度：某一層套管的鉆進(jìn)井段中所用的最大鉆井液密度，和該井段中的最大地層壓力有關(guān)：max:某層套管的鉆進(jìn)井段中所使用的最大鉆井液密度，g/cm3；pmax該井段的最大地層壓力梯度， g/cm3；Sw:考慮到上提鉆柱時(shí)抽吸作用使井底壓力降低，為了平衡地層壓力所加的附加鉆井液密度， g/cm3。Sw=0.024-0.048 g/cm3 .41a井身結(jié)構(gòu)

19、設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)43a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)最大井內(nèi)壓力梯度正常作業(yè)（起下鉆、鉆進(jìn)）：正常鉆井條件下，井內(nèi)最大壓力梯度是發(fā)生在下放鉆柱時(shí)，由于產(chǎn)生壓力激動(dòng)使得井內(nèi)壓力增高，設(shè)由于壓力激動(dòng)使井內(nèi)的壓力增加值為Sg，則最大井內(nèi)壓力梯度為：Sg:激動(dòng)壓力梯度當(dāng)量密度； g/cm3；Sg=0.024-0.048 g/cm342a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)44a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)最大井內(nèi)壓力梯度（續(xù)）發(fā)生液流時(shí)：為了制止液流，如壓井時(shí)井內(nèi)壓力增高值為Sk,則最大井內(nèi)壓力梯度為：Sk=0.060 g/cm3上式只適用于發(fā)生液流時(shí)最大地層壓力所在的井深Hpmax的井底處

20、，而對(duì)于井深為Hn的任意井深處的井內(nèi)壓力梯度為：43a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)45a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)套管下深的臨界條件為了確保上一層套管鞋處的裸露地層不被壓裂，應(yīng)該保證，某一井段的最大井內(nèi)液柱壓力梯度滿足：f:上一層套管下入深度處裸露地層的破裂壓力梯度； g/cm3Sf：為避免將上一層套管下入深度處裸露地層壓裂的安全值， Sf =0.024-0.048 g/cm3當(dāng)量泥漿密度GpGf44a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)當(dāng)量泥漿密度GpGf46a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最大允許壓差為了在下套管過程中，不致于發(fā)生壓差粘卡套管的事故，應(yīng)該限制井內(nèi)鉆井液液柱壓力與地層壓力的壓力差值，即規(guī)

21、定最大允許壓差。最大允許壓差的取值在正常壓力地層： PN=11-17MPa在異常壓力井段： Pa=14-22MPa45a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最大允許壓差47a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟和方法（1）各層套管（不含油層套管）下入深度初選點(diǎn)Hni的確定正常鉆進(jìn)時(shí)：fnr:在設(shè)計(jì)套管層所在的裸眼井段內(nèi)，在最大井內(nèi)液柱壓力梯度作用下，上部裸露地層不致破裂所應(yīng)有的地層破裂壓力梯度，g/cm3;max: 裸露井段預(yù)計(jì)的最大地層壓力梯度， g/cm3;46a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟和方法48a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟和方法（1）各層套管（不含油層套管）下入深度初選點(diǎn)Hni的確定（續(xù)1）發(fā)生液流時(shí)時(shí)：fnk:在設(shè)計(jì)套管層所在的裸眼井

22、段發(fā)生液流時(shí)，在最大井內(nèi)壓力梯度作用下，上部裸露地層不致破裂所應(yīng)有的地層破裂壓力梯度，g/cm3;Hni:設(shè)計(jì)層套管的初始下入深度，m;Hpmax: 最大地層壓力所對(duì)應(yīng)的井深;m。47a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟和方法49a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟和方法（1）各層套管（不含油層套管）下入深度初選點(diǎn)Hni的確定（續(xù)2）比較正常鉆井情況下和發(fā)生液流情況下的最小地層破裂壓力， 一般地fnk fnr,因此通常按fnk計(jì)算，只有在肯定不會(huì)發(fā)生液流的情況下，才按fnr計(jì)算。對(duì)于技術(shù)套管，首先計(jì)算出fnk，然后通過作圖或數(shù)字計(jì)算的方法找到地層破裂壓力為fnk的井深，該井深即為技術(shù)套管下入的初選點(diǎn)。對(duì)于技術(shù)套管，需要校

23、核是否會(huì)卡套管，對(duì)于表層套管，則一般不必進(jìn)行壓差粘卡套管的校核48a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟和方法50a當(dāng)量泥漿密度GpGf正常工況（起鉆、下鉆）發(fā)生液流時(shí)當(dāng)量泥漿密度GpGf49a當(dāng)量泥漿密度GpGf正常工況（起鉆、下鉆）發(fā)生液流時(shí)當(dāng)量泥漿井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟和方法（2）校核套管下入初選點(diǎn)Hni是否會(huì)發(fā)生壓差粘卡套管所用最大鉆井液密度與最小地層壓力之間實(shí)際的最大靜止壓差：P：套管所受到的最大靜止壓差，MPa；min：該井段內(nèi)最下地層壓力,g/cm3;Hmm：最小地層壓力所對(duì)應(yīng)的井深,m。50a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟和方法52a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟和方法（2）校核套管下入初選點(diǎn)Hni是否會(huì)發(fā)生壓差粘

24、卡套管（續(xù)1）比較P與P N(P a)PPN（或Pa），則假定深度Hni為中間套管下入深度。 若PPN（或Pa），則中間套管下至Hni過程中有被卡危險(xiǎn)。在這種情況下,必須采取下尾管的方法解決。 確定技術(shù)套管的下入深度：先計(jì)算不卡套管的最大地層壓力梯度，g/cm3;與pper對(duì)應(yīng)的井深即為經(jīng)過校核的井深51a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟和方法53a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟和方法（3）在技術(shù)套套下入深度淺于初選點(diǎn)的情況下，確定尾管的下入深度Hn+1確定尾管下入深度的初選點(diǎn)Hn+1,I由技術(shù)套管鞋處的地層破裂壓力梯度fn可求得允許的最大地層壓力梯度pper:通過數(shù)字計(jì)算或作圖法找到與pper相等的地層壓力梯度所

25、對(duì)應(yīng)的井深，該井深即為尾管下入深度的初選點(diǎn)。校核尾管的下入深度初選點(diǎn)是否會(huì)發(fā)生卡套管52a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟和方法54a采用迭代法，試取一個(gè)Hn+1值求pper，如果pper大于該深度的實(shí)際地層壓力梯度，且二者接近，則Hn+1就是尾管下入深度。GpGfHnHn+11)中間套管下深Hn的確定與pper相對(duì)應(yīng)的井深即為中間套管下深Hn。2)尾管下深Hn+1的確定53a采用迭代法，試取一個(gè)Hn+1值求pper，如果pper大步驟1、定中間套管最大下入深度假定點(diǎn)。 根據(jù)可能鉆遇的最大地層壓力求設(shè)計(jì)破裂壓力梯度井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度GpGf9/21/202254a步驟井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度GpGf

26、9/21/202256a步驟2、驗(yàn)證中間套管是否有卡套管的危險(xiǎn)。 如有，則應(yīng)減小下深3、加下一層尾管井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度GpGf9/21/202255a步驟3、加下一層尾管井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度GpGf9/21步驟4、確定表層套管下入深度。 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度GpGf9/21/202256a步驟井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)量泥漿密度GpGf9/21/202258a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)油層套管從井底到井口（對(duì)于射孔完井）當(dāng)量泥漿密度GpGf57a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)油層套管從井底到井口（對(duì)于射孔完井）當(dāng)量泥漿密度生產(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。對(duì)于探井，

27、要考慮原設(shè)計(jì)井深是否要加深，地質(zhì)上的變化會(huì)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(duì)巖心尺寸要求等。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、鉆頭庫存規(guī)格等的限制。 1設(shè)計(jì)中考慮的因素套管尺寸與井眼尺寸選擇及配合58a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、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，然后確定中層套管尺寸等，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。勘探井則按照勘探方要求來定。套管與井眼之間有一定間

28、隙，間隙過大則不經(jīng)濟(jì)，過小會(huì)導(dǎo)致下套管困難及注水泥后水泥過早脫水形成水泥橋。間隙值一般最小在9.512.7mm(3/81/2in)范圍，最好為19mm（3/4in）。 2套管和井眼尺寸的選擇和確定方法套管尺寸與井眼尺寸選擇及配合59a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，3套管及井眼尺寸標(biāo)準(zhǔn)組合四、套管尺寸與井眼尺寸選擇及配合81/260a3套管及井眼尺寸標(biāo)準(zhǔn)組合四、套管尺寸與井眼尺寸選擇及配合8井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例計(jì)算分析 例1 某井設(shè)計(jì)井深4873m，其地層壓力梯度和地層破裂壓力梯度剖面圖如圖2-11示。該井無地質(zhì)復(fù)雜層。設(shè)計(jì)系數(shù)取以下值： Sw=0.036g/cm3 S

29、g=0.036g/cm3 Sf=0.024g/cm3 Sk=0.060g/cm3 Pn=16.56MPa Pa=21.36MPa破裂壓力梯度1450m3826m4146m地層壓力梯度HN61a井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例計(jì)算分析 例1 某井設(shè)計(jì)井深4873m，（1）求中間套管初始下入深度 鉆遇最大地層壓力梯度 =2.113g/cm3 考慮抽汲壓力Sw =0.036g/cm3 考慮鉆柱下放、壓力激動(dòng)Sg =0.036g/cm3 考慮安全因素Sf =0.024g/cm3 如按正常工況，則：fnr =2.209g/cm3 從壓力剖面圖橫坐標(biāo)上2.209處引垂直線，該垂線與地層破裂壓力梯度曲線相交，交點(diǎn)H3的相應(yīng)

30、井深4146m為中間套管下入深度初始選定點(diǎn)，該深度地層壓力梯度為1.74g/cm3。破裂壓力梯度1450m3826m4146m地層壓力梯度HNfD井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例計(jì)算分析 62a（1）求中間套管初始下入深度破裂壓力梯度1450m3826m（2）驗(yàn)證中間套管下入4146m深度是否有卡套管的危險(xiǎn) 其中m=PH2+Sw(PH2即4146m井深地層壓力梯度)，PH2=1.74（g/cm3） 1.74+0.036=1.776g/cm3。 HN=3384m（壓力剖面圖最小地層壓力對(duì)應(yīng)的最大井深），代入上式 =23.08MPa 因?yàn)?3.0816.56 所以中間套管下入井深4146m有卡套管的危險(xiǎn)，中間套管下入井深應(yīng)當(dāng) 減小。 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例計(jì)算分析 63a（2）驗(yàn)證中間套管下入4146m深度是否有卡套管的危險(xiǎn)井身結(jié) 求在允許壓力差16.56MPa的條件下，中間套管下入深度H2 HN=3384m m-Sw=中間套管下入深度處的地層壓力梯度 1.579-0.036=1.5