深井超深井鉆井技術(shù)1課件

深井超深井鉆井完井技術(shù)1深井超深井鉆井完井技術(shù)1提綱一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)三、深井超深井提速鉆井技術(shù)四、深井超深井井斜控制技術(shù)五、深井超深井壓力控制技術(shù)六、深井超深井鉆井復(fù)雜事故預(yù)防技術(shù)七、深井超深井固井技術(shù)2提綱一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀2一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀按國際通用概念：井深超過4500m或15000ft的井為深井；井深超過6000m或20000ft的井為超深井；井深超過9000m或30000ft的井為特深井。

從4500m深井到6000m超深井的鉆井實踐，人類約經(jīng)歷了11年時間。從6000m超深井7500m超深井實踐，人類約經(jīng)歷了10年時間。從4500m深井到9000m特深井的鉆井實踐，人類約經(jīng)歷了34年，其中從6000m超深井到9000m特深井實踐約經(jīng)歷了23年時間，從7500m超深井到9000m特深井實踐約經(jīng)歷了13年。從4500m深井到12000m特深井的鉆井實踐，人類約經(jīng)歷了46年時間，其中從6000m到12000m特深井實踐約經(jīng)歷了35年，從9000m特深井到12000m特深井實踐約經(jīng)歷了12年。

1、深井超深井的概念3一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀按國際通用概念：一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀世界上鉆深井、超深井的國家有80多個，其中，美國、前蘇聯(lián)、德國的超深井鉆井技術(shù)裝備和綜合技術(shù)水平處于國際領(lǐng)先地位。美國是世界上鉆超深井歷史最長、工作量最大、技術(shù)水平最高的國家，世界上大多數(shù)超深井集中在美國。世界上第一口超深井、特深井分別于1949年、1972年由美國完成，井深分別為6254.8m、9159m。1984年，前蘇聯(lián)鉆成世界上第一口深超萬米的特深井（12260m），1991年該井第二次測鉆至井深12869m，目前仍保持著世界最深鉆井記錄。

2、國外深井超深井鉆井概況4一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀世界上鉆深井、超一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀世界上完成7口特深井：前蘇聯(lián)SG-3井12869m及SG-1井過9000m、美國瑟復(fù)蘭奇1-9井9034m、巴登1號井9159m、羅杰斯1號井9583m、EmmaLou2井9029m、德國HTB井9101m，其中美國占4口。

國外超深井鉆井技術(shù)發(fā)展主要集中在鉆機、鉆頭、井下工具、鉆井泥漿等方面：

超深井鉆機功率大、性能好、自動化程度高、配套設(shè)備性能可靠，從而在裝備上為快速打好深井提供了物質(zhì)上的準備。鉆頭質(zhì)量好、品種全、選型合理，可獲得鉆頭耗用數(shù)少、鉆井進尺多、鉆井速度快的好效果。鉆井液具有良好的熱穩(wěn)定性、潤滑性和剪切稀釋特性、固相含量低、高壓失水量低、可抗各種可溶性鹽類和酸性氣的污染。運用井下動力鉆具提高鉆速、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活、高強度鉆桿等工具配套齊全，使得國外超深井鉆井速度快、事故少、成本低、效益好。

5一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀世界上完成7口特一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀據(jù)統(tǒng)計美國鉆一口7000m的超深井僅需7～10個月。其中處理井下復(fù)雜情況所耗費的時間占完井周期的5％～15％。復(fù)雜地質(zhì)條件下所鉆成的深約7500m的初探井，其完井周期最短的不到1年，最長的不超過2年。前蘇聯(lián)擁有適用高緯度地區(qū)的先進超深井鉆井技術(shù)，其中渦輪及電動鉆具鉆深井方面處于世界領(lǐng)先地位，電磁波MWD、井眼軌跡控制及糾斜技術(shù)先進。歐洲北海是世界上深井超深井集中地區(qū)，平均井深超過5000m，屬高溫高壓深井，目前北海地區(qū)測量井深8000m左右的大位移井鉆井周期一般只有90d左右。德國1990年完成的KTB大陸科探井井深9101m，在鉆井應(yīng)用了高新技術(shù)，包括VDS垂直鉆井系統(tǒng)、頂驅(qū)、鋁合金鉆桿、金剛石繩索取心、無固相抗高溫鉆井液、耐高溫低轉(zhuǎn)速大扭矩螺桿馬達、變速渦輪鉆具等。

6一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀據(jù)統(tǒng)計美國鉆一口7000m的超一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀我國超深井鉆井主要集中在塔里木盆地、準噶爾盆地、四川盆地及柴達木盆地等地區(qū)。超深井鉆井技術(shù)起步較晚，我國陸上深井超深井鉆井大致可分為三個發(fā)展階段。

第一階段（1966～1975年）：1966年7月28日，我國第一口深井大慶松基6井（井深4719M）完成，標志著我國鉆井工作由打淺井和中深井發(fā)展到打深井的階段。在這個階段中只打了5口深井，這5口深井是在十分艱苦的條件下，依靠我們自己的力量完成的。繼松基6井之后，又分別在大港、勝利和江漢油田打成了超過5000M的深井，初步積累了鉆深井的經(jīng)驗。

3、國內(nèi)深井超深井鉆井概況7一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀我國超深井鉆井主一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀第二階段（1976～1985年）：1976年4月30日，我國第一口超深井女基井（井深6011M）在四川完成，標志著我國鉆井工作由打深井進一步發(fā)展到打超深井。從1976年開始，我國每年都打深井，并且數(shù)量逐步增加，由1976年完成3口上升到1985年完成29口。在這個階段中，除完成170口深井外，還完成了10口超深井，其中包括井深超過7000M的2口超深井（四川關(guān)基井，7175M；新疆固2井，7002M），這是我國深井超深井鉆井的初步發(fā)展階段。在深井鉆井工藝技術(shù)方面，發(fā)展了優(yōu)選參數(shù)鉆井和近平衡鉆井技術(shù)；鉆井液體系由細分散發(fā)展到粗分散，開發(fā)了三磺和聚合物等鉆井液體系；鉆井液化學處理劑和水泥外加品種增多，逐步形成系列。但是，在處理深井井下復(fù)雜情況和事故方面，特別是井噴著火使我們付出了沉重代價。

8一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀第二階段（1976～19一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

第三階段（1986～現(xiàn)在）：1986年3月揭開了塔里木大規(guī)?？碧降男蚰?，緊接著在90年代前期川東氣區(qū)的勘探開發(fā)也進入高潮，使我國深井超深井鉆井工作進入規(guī)模應(yīng)用的階段。在這個階段中，深井超深井數(shù)量進一步增加，11年共完成深井超深井678口，其中超深井33口。90年代以來陸上深井超深井鉆井技術(shù)有了明顯的進步。但是，復(fù)雜地質(zhì)條件下的深探井，特別是新區(qū)或新層的第一口深探井，鉆井工作還存在許多問題。下表是塔里木盆地各復(fù)雜地質(zhì)條件新區(qū)第一口深探井的鉆井情況。9一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀第三階段（198一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀復(fù)雜地質(zhì)條件新區(qū)第一口深探井鉆井情地區(qū)井號井深（M）開鉆完鉆日期（年、月、日）完井周期（d）備注設(shè)計實際庫車坳陷南喀1東秋5克參16000640060005314531461501987.9.15-1990.2.231993.2.4-1995.5.41993.11.17-1996.2.28889820961側(cè)鉆5次，非生產(chǎn)時效65%復(fù)雜和事故時效10.78%復(fù)雜和事故時效8.89%塔西南坳陷柯深1英科168006500648164061991.12.27-1994.9.241994.4.1-1996.12.251002999復(fù)雜和事故時效15.65%復(fù)雜和事故時效13.61%表中5口井的情況反映了我國當前復(fù)雜地質(zhì)條件下深探鉆井現(xiàn)狀，即井下復(fù)雜情況和事故多（時效超過10%），周期長（均超過2年），因此，鉆井費用較高，井身質(zhì)量和固井質(zhì)量也還存在諸多問題10一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀復(fù)雜地質(zhì)條件新區(qū)第一口深探井鉆一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀美國復(fù)雜地質(zhì)條件初探井鉆井情況上表是美國5口深探井的鉆井情況。同樣是復(fù)雜條件的初探井，井深較我國塔里木深探井增加約1000m，但沒有一口井的完井周期超過2年，其中有2口井在1年內(nèi)就完成了

地區(qū)井號完井年份井深（m）完井周期(d)俄亥俄州威斯康辛州加利福利亞州路易斯安娜州堪薩斯州No.1Bighornl-5P34-29R960-LNo.1DavilleNo.1198219851986198619947461756474477608629932064037031863611一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀美國復(fù)雜地質(zhì)條件初探井鉆井情況二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)用套管封隔復(fù)雜地層已是比較普遍的作法。國內(nèi)深井、超深井鉆井普遍采用508mm+339.7mm+244.5mm+177.8mm+127mm套管程序。井身結(jié)構(gòu)設(shè)計是鉆井工程設(shè)計的基礎(chǔ)，不但涉及鉆井速度和鉆井成本問題，甚至涉及到鉆井目的能否實現(xiàn)。國內(nèi)深井、超深井主要存在以下問題：（1）套管層數(shù)少且系列單一，不能應(yīng)付復(fù)雜地質(zhì)條件下深井、超深井鉆井遇到的各種復(fù)雜情況，這種5層套管柱的井身結(jié)構(gòu)應(yīng)變能力差。難以滿足封隔多套復(fù)雜地層的要求。（2）下部井眼尺寸小（4”、45/8”），鉆具組合單一，沒有配套打撈工具，不利于快速、優(yōu)質(zhì)、安全鉆井。（3）小井眼鉆進受水力參數(shù)限制，在高密度條件下，其鉆達的深度是有限的，滿足地質(zhì)加深的要求難度非常大。（4）完井套管尺寸小，甚至只能是裸眼完井，難以滿足采油方面的要求。

12二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)用套管封二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)

（1）增大上部套管和井眼的尺寸增大上部井眼和套管的尺寸,可增加套管柱層次，如在508mm套管上面增加一層660.4mm或762mm的套管來封隔地表疏松地層或用作隔水管。國外典型復(fù)雜深井超深井套管柱程序(直徑/mm)：美加利福尼亞934-29R井914.4+660.4+508+406.4+273.1+196.9(尾管)+127(尾管)沙特阿拉伯Khuff井914.4+762+609.6+473.1+339.7+244.5+177.8(尾管)+114.3(尾管)美得克薩斯NPI960-L1井1219.2+914.4+660.4+473.1+355.6+273.1(尾管)+228.6裸眼完鉆美懷俄明洲Bighorn1-5井762+508+406.4+301.6+250.8(尾管)+196.9(尾管)+139.7(尾管)美阿克拉何馬州DanvilleA#1井762+609.6+406.4+301.6(尾管)+244.5(尾管)德國KTB超深井622.3+406.4+339.7+244.5(尾管)+193.7(尾管)拉丁美洲及墨西哥海灣地區(qū)762+609.6+508+406.4+346.1(尾管)+295.3(尾管)+244.5(尾管)+193.7(尾管)

1、增加套管柱層次的途徑13二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（1）增大上部套管和井眼的二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)上部井眼采用大尺寸套管結(jié)構(gòu)為下部井眼套管及鉆頭尺寸的選擇提供了較大的空間。在鉆遇復(fù)雜情況時，可增加一層或幾層套管，或者可按地質(zhì)加深要求進一步加深井眼。采用大尺寸井眼和套管受到地面設(shè)備條件、管材及工具的限制,如鉆機提升能力和套管強度限制大尺寸套管的下入深度,鉆大尺寸井眼的鉆頭也不容易獲得等。此外,大尺寸井眼鉆井速度慢,套管和鉆頭成本比較高。

14二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)上部井眼采用大尺寸套管結(jié)構(gòu)二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)

（2）采用小井眼鉆井技術(shù)采用小井眼鉆井技術(shù)，在地面設(shè)備條件和原井身結(jié)構(gòu)不變的情況下，根據(jù)井下實際地質(zhì)條件的需要增加一層套管柱。這對于地質(zhì)不確定度較大的野貓井有著重要的意義。小井眼技術(shù)是1986年石油價格暴跌后各大跨國公司著重研究開發(fā)的新技術(shù)。小井眼是以最節(jié)省費用的方式達到評價或生產(chǎn)目標的最小井眼，并認為可以接受的最小尾管直徑是88.9mm。美國帕克鉆井公司鉆高壓天然氣井通常采用508mm+339.7mm+244.5mm+196.9mm(無接箍尾管)+139.7mm(無接箍套管)+88.9mm(尾管)mm的套管程序,88.9mm尾管下入104.8mm的井眼并注水泥封固,用同一尺寸的油管回接到地面。這說明，采用小井眼井身結(jié)構(gòu)是多下一層套管柱的有效方法之一。15二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（2）采用小井眼鉆井技術(shù)1二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（3）采用下無接箍尾管和偏心鉆頭擴眼鉆進技術(shù)采用接箍直徑比較小的新型無接箍套管，可以明顯縮小上層套管柱和下層套管柱之間的間隙，在不增大上部套管尺寸的前提下達到增加套管柱層數(shù)的目的。美國得克薩斯州海上采用的一種井身結(jié)構(gòu)是:在下完508mm表層套管之后，用444.5mm鉆頭鉆至3048m并下入339.7mm中間套管；用241.3mm×311.2mm×355.6mm的鉆頭(分別鉆領(lǐng)眼、通徑和擴徑)鉆至4267.2m,下入298.5mm無接箍套管；然后用311.2mm或250.8mm×295.3mm的偏心鉆頭鉆至5181.6m，下入244.5mm尾管并回接至井口。

16二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（3）采用下無接箍尾管和偏心鉆頭擴二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)在339.7mm和244.5mm套管柱之間增下一層無接箍尾管的方法，既增加了封隔多個不同壓力系統(tǒng)的手段，又避免了采用更大直徑套管的困難(受地面設(shè)備能力限制)。目前，無接箍套管和偏心鉆頭技術(shù)在國外復(fù)雜深井、超深井鉆井中得到了廣泛的應(yīng)用，小間隙井身結(jié)構(gòu)設(shè)計也迅速地發(fā)展起來。（4）優(yōu)化套管/井眼尺寸組合，設(shè)計新的套管柱程序多年來，一直按傳統(tǒng)經(jīng)驗來確定套管/井眼尺寸的配合，如177.8mm以下套管與井眼的間隙不小于19mm,219.1～250.8mm套管的間隙值保持在25～35mm，273.1mm以上套管的間隙值應(yīng)大于35mm。根據(jù)這些經(jīng)驗，發(fā)展形成了目前普遍采用的套管鉆頭尺寸系列，并把它看作是最合理的配合關(guān)系。這顯束縛了設(shè)計人員的手腳，限制了井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展。17二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)在339.7mm和二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)目前，供選擇的套管、鉆頭尺寸及種類越來越多，給新系列的設(shè)計提供了有利條件。日益提高的鉆井工藝技術(shù)水平、先進的防斜打直工具和垂直導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的應(yīng)用、合成鉆井液及抑制性鉆井液的發(fā)展，提高了井眼質(zhì)量，降低了下套管作業(yè)的風險。改進的注水泥工藝提高了小間隙環(huán)空固井的質(zhì)量。隨鉆擴眼鉆頭的成功應(yīng)用，為小間隙固井作業(yè)提供了有力的保障。因此，優(yōu)化套管/井眼尺寸組合,增加可供選擇的套管程序的數(shù)量，對提高深層油氣藏鉆探成功率和降低成本具有十分重要的現(xiàn)實意義。

18二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)目前，供選擇的套管、鉆頭尺寸及二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（1）套管尺寸的選擇目前，可提供的套管有很多種尺寸，除API系列的14種公稱尺寸的套管外,還可提供25種超出API范圍的非標準尺寸的套管。在選擇套管尺寸時，重點考慮其通徑和接箍外徑。套管的通徑，控制著套管以下井眼尺寸的設(shè)計；接箍外徑影響相應(yīng)井眼尺寸和上一層套管尺寸的設(shè)計。對于需要套管柱層次多的復(fù)雜深井、超深井應(yīng)盡可能選擇較大通徑的管子,并選用接箍直徑比較小的特殊間隙接箍套管，如平式接箍套管等。較大的通徑可以給以下井眼的設(shè)計提供較大的空間。采用特殊間隙接箍，即可以增加套管柱層數(shù)，又可以避免更大的井眼尺寸和套管尺寸。

2、影響井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的因素19二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（1）套管尺寸的選擇2、影響二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（2）鉆頭尺寸的影響套管柱程序設(shè)計受鉆頭尺寸的限制，許多套管尺寸最初是適應(yīng)鉆頭尺寸而選定的。鉆頭尺寸對套管柱設(shè)計有兩方面的限制:一是井眼尺寸應(yīng)能在套管接箍處提供足夠的間隙,以滿足正常下套管和注水泥的要求;二是鉆下部井眼的鉆頭必須能通過套管順利下入。隨著聚晶和熱穩(wěn)定聚晶金剛石鉆頭的發(fā)展，可設(shè)計出任何尺寸的鉆頭,雙心鉆頭和偏心鉆頭可以在套管下面鉆出更大的井眼。因此鉆頭尺寸的限制已很小。通常選用常用鉆頭尺寸是有利的，因為鉆頭制造商對常用尺寸鉆頭提供了多種類型和特征的產(chǎn)品，有優(yōu)選的余地。20二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（2）鉆頭尺寸的影響20二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（3）井控裝置的限制

井口防噴裝置是套管柱層次設(shè)計的制約因素。要求防噴裝置的通徑大于表層套管的外徑。如508mm表層套管常配備527.1mm的防噴器,339.7mm表層套管與346.1mm防噴器相匹配。其次，高壓井口裝置一般只提供3層套管柱的懸掛器和密封系統(tǒng)，若增加套管層次只能下尾管，或在下表層套管前加1層導(dǎo)管。再次,還要考慮套管頭的供貨情況。我國目前生產(chǎn)的套管頭主要有339.7mm+244.5mm+177.8mm、339.7mm+244.5mm+139.7mm、339.7mm+244.5mm+127mm三種規(guī)格。

21二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（3）井控裝置的限制21二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（4）套管與井眼的間隙配合套管與井眼之間應(yīng)留有合適的間隙。較大的間隙需用較大的套管及鉆頭尺寸，增加鉆井成本。間隙過小，將影響套管的順利下入和注水泥質(zhì)量，并且在下套管時容易產(chǎn)生較大的壓力激動而造成井漏。確定套管與井眼的間隙配合時，要綜合考慮與此相關(guān)聯(lián)的各種因素的影響。國內(nèi)外實用過的套管、尾管與井眼的間隙配合見下表：

22二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（4）套管與井眼的間隙配合22二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)國內(nèi)外實用過的套管與井眼的間隙配合

套管直徑/mm井眼直徑/mm間隙值/mm914.41066.876.2762.0863.6～914.450.8～76.2660.4762.0～812.850.8～76.2622.3711.2～762.044.5～69.9609.6711.2～762.050.8～76.2508.0609.6～660.450.8～76.2473.1558.8～609.642.9～68.3406.4444.5～558.819.1～76.2355.6374.7～444.59.5～44.5339.7374.7～444.517.5～52.4301.7342.9～393.720.6～46298.7342.9～393.722.2～47.5273.1311.2～342.919.1～50.8250.8269.9～311.29.5～30.2244.5269.9～311.212.7～33.4219.1241.3～269.911.1～25.4196.9215.9～250.89.5～26.9193.7215.9～250.811.1～28.6177.8212.7～241.317.5～22.2139.7165.1～215.912.7～38.1127.0149.2～171.511.1～19.1114.3149.2～155.617.5～20.623二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)國內(nèi)外實用過的套管與井眼的間隙配合二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)

（1）現(xiàn)有套管程序改進設(shè)計方案

1)在508mm+339.7mm之間增加1層406.4mm套管

508mm套管的最小通徑為471.0mm，406.4mm套管的接箍外徑為431.8mm。在508mm套管內(nèi)可下入469.9mm鉆頭鉆進，406.4mm套管接箍與井眼的間隙大于19.1mm,不會影響下套管和注水泥作業(yè)。由此可見,在508mm+339.7mm套管之間增加一層406.4mm套管是完全可行的。

406.4mm套管的最小通徑為376.5mm，允許通過374.7mm鉆頭。339.7mm常規(guī)接箍套管的最大外徑為365.1mm，與井眼間隙為9.5mm。

3、套管程序設(shè)計24二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（1）現(xiàn)有套管程序改進設(shè)計二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)為減小固井作業(yè)的風險度，可采用FL-4S型的平式接箍套管,套管/井眼間隙可以擴大到17.5mm。如果地層較軟,穩(wěn)定性較差,井眼質(zhì)量難以保證,可以采用368.3mm+444.5mm或374.7mm×444.5mm的偏心鉆頭擴眼鉆進，這樣就可以下入常規(guī)接箍套管。改進后的套管與鉆頭尺寸的配合見下表。套管柱類型表層套管中間套管中間套管中間尾管中間尾管目的層尾管套管直徑/mm508406.4339.7244.5177.8127套管類型普通普通平接箍普通普通平接箍鉆頭直徑/mm660.4469.9374.7311.2215.9149.2套管間隙/mm76.231.817.533.319.111.1接箍間隙/mm63.519.117.520.610.711.1套管與鉆頭尺寸的配合

25二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)為減小固井作業(yè)的風險度，二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)2)在339.7mm+244.5mm之間增加一層298.5mm尾管(平接箍)壁厚為13.31mm的339.7mm套管通徑為311.4mm,298.5mm普通套管的接箍外徑為323.9mm，無法通過339.7mm套管。因此,298.5mm套管要采用平式接箍套管。采用311.2mm×374.7mm或241.3mm×311.2mm×355.6mm偏心鉆頭擴眼鉆進298.5mm套管段。用壁厚小于11mm的298.5mm套管，其最小通徑為272.4mm，可以通過244.5mm(接箍外徑269.9mm)套管，并可下入269.9mm或269.9×311.2mm偏心鉆頭。為減小固井作業(yè)的風險性，使用偏心鉆頭鉆進244.5mm套管段。改進后的套管與鉆頭尺寸的配合見下表。

26二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)2)在339.7m二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)套管與鉆頭尺寸的配合套管柱類型表層套管中間套管中間套管中間尾管中間尾管目的層尾管套管直徑/mm508339.7298.5244.5177.8127套管類型普通普通平接箍普通普通平接箍鉆頭直徑/mm660.4444.5311.2×374.7269.9×311.2215.9149.2套管間隙/mm76.252.438.133.319.111.1接箍間隙/mm63.539.738.120.610.711.1

27二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)套管與鉆頭尺寸的配合27二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)3)用193.7mm無接箍套管替代177.8mm套管。在215.9mm井眼內(nèi)下入193.7mm平接箍尾管取代原系列中177.8mm套管，可下入165.1mm鉆頭,加大下部井眼尺寸，下入139.7mm平接箍尾管。這樣就可采用104.8mm小尺寸鉆頭繼續(xù)加深鉆進,必要時下入88.9mm套管封隔。此設(shè)計為一種備用方案，以滿足地質(zhì)加深的要求。

28二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)3)用193.7mm無二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)

（2）新型套管程序設(shè)計方案1)508mm+355.6mm+273.1mm+193.7mm+139.7mm。該新型套管柱程序與鉆頭尺寸的配合見下表。該系列具有以下特點:套管柱類型表層套管中間套管中間套管中間尾管目的層尾管套管直徑/mm508355.6273.1193.7139.7套管類型普通普通平接箍普通平接箍鉆頭直徑/mm660.4444.5311.2241.3165.1套管間隙/mm76.244.519.123.812.7接箍間隙/mm63.531.219.112.712.7

29二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（2）新型套管程序設(shè)計方案二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)用355.6mm套管取代339.7mm套管。其優(yōu)點是:355.6mm套管有較大內(nèi)徑,容易通過外徑較大的273.1mm套管;有較強的抗擠毀強度,T-110級的每米重128.0kg的355.6mm套管的抗擠毀強度在40MPa以上。不足之處是273.1mm套管與井眼的間隙較小,須使用無接箍套管以降低固井作業(yè)的風險

用273.1mm套管取代244.5mm套管。主要優(yōu)點是在241.3mm井眼內(nèi)下入193.7mm尾管，一是增大了套管/井眼間隙,另一方面為下部井眼下入139.7mm套管創(chuàng)造了條件。此外,還可用大壁厚的196.9mm套管,增強抗擠能力。用193.7mm套管取代了177.8mm套管。其優(yōu)點是可以使用165.1mm鉆頭鉆進下部井段,擴大了下部井眼尺寸。用139.7mm套管取代127mm套管。對于生產(chǎn)井,采用較大尺寸的生產(chǎn)套管是有好處的;對探井來講,井身結(jié)構(gòu)留有余地,可用104.8mm鉆頭繼續(xù)向下鉆進,以滿足地質(zhì)加深的要求。

30二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)用355.6mm套管取二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)2)508mm+406.4mm+301.6mm+250.8mm+193.7mm+139.7mm。該新型套管柱程序與鉆頭尺寸的配合見下表。該系列具有以下特點:套管與鉆頭尺寸的配合套管柱類型表層套管中間套管中間套管中間尾管中間尾管目的層尾管套管直徑/mm508406.4301.6250.8193.7139.7套管類型普通普通普通普通普通平接箍鉆頭直徑/mm660.4469.9374.7269.9×311.2215.9149.2套管間隙/mm76.231.817.533.319.111.1接箍間隙/mm63.519.117.520.610.711.1

31二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)2)508mm+406.4二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)增加了一層套管柱,可提供4層中間套管,這對于地下地質(zhì)條件不很清楚的復(fù)雜深井、超深井鉆井顯然是有利的。406.4mm套管內(nèi)徑較大,可以通過374.7mm鉆頭,使301.6mm套管柱與井眼之間有較大的間隙,大大降低了固井作業(yè)的風險。301.6mm套管可以采用普通接箍。在469.9mm井眼內(nèi)下入406.4mm套管固井也沒有問題。用301.6mmAPI套管取代298.5mm套管和用250.8mmAPI套管取代244.5mm套管,一方面允許使用壁厚較大的套管以提高抗擠強度;另一方面為下部套管和鉆頭的下入提供了較大的內(nèi)徑,提高了鉆井作業(yè)的安全系數(shù)

32二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)增加了一層套管柱,可提供

4、國外深井超深井套管程序國外在深井超深井鉆井中采用的套管、鉆頭系列的種類很多，隨地區(qū)、井深、鉆井目的及鉆井工藝技術(shù)水平的不同而不同。套管層次有三層、四層、五層、六層、七層等。套管尺寸最大達到36“(914.4mm)，最小為31/2”(88.9mm)。井眼尺寸最大到42“(1066.8mm)，最小到43/4”(120.7mm)。套管與井眼之間的間隙為9.5mm～76.2mm。二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)334、國外深井超深井套管程序二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)3（1）36〃-26〃-20〃-16〃-103/4〃-73/4〃-5〃

這是美國加利福尼亞最深井943-29R井采用的套管程序。這種設(shè)計的主要目的是使全井都能用5"鉆桿及較大尺寸鉆頭鉆進，以避免因水敏性頁巖在水基泥漿中浸泡時間過長引起的井壁坍塌而造成鉆具扭斷和鉆桿扭斷等井下事故。34（1）36〃-26〃-20〃-16〃-103（2）30〃-20〃-16〃-117/8〃-97/8〃-73/4〃-51/2〃這種套管程序在美國懷俄明州Madden地區(qū)的Bighorn1—5井實踐過35（2）30〃-20〃-16〃-117/8〃-9（3）36〃-30〃-24〃-185/8〃-133/8〃-95/8〃-7〃-41/2〃

阿拉伯美國石油公司在沙特阿拉伯鉆Khuff地層時成功地采用了這種套管程序。36（3）36〃-30〃-24〃-185/8〃-131、開眼直徑大，導(dǎo)管和表層套管尺寸大。2、探井及復(fù)雜地層開發(fā)井的完鉆井眼大，小井眼鉆井較少。3、采用擴眼鉆頭和下無接箍套管的辦法增多套管柱層數(shù)。4、采用較小的套管/井眼間隙，增加技術(shù)套管層次，增大下部井眼。371、開眼直徑大，導(dǎo)管和表層套管尺寸大。37深井超深井鉆井完井技術(shù)38深井超深井鉆井完井技術(shù)1提綱一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)三、深井超深井提速鉆井技術(shù)四、深井超深井井斜控制技術(shù)五、深井超深井壓力控制技術(shù)六、深井超深井鉆井復(fù)雜事故預(yù)防技術(shù)七、深井超深井固井技術(shù)39提綱一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀2一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀按國際通用概念：井深超過4500m或15000ft的井為深井；井深超過6000m或20000ft的井為超深井；井深超過9000m或30000ft的井為特深井。

從4500m深井到6000m超深井的鉆井實踐，人類約經(jīng)歷了11年時間。從6000m超深井7500m超深井實踐，人類約經(jīng)歷了10年時間。從4500m深井到9000m特深井的鉆井實踐，人類約經(jīng)歷了34年，其中從6000m超深井到9000m特深井實踐約經(jīng)歷了23年時間，從7500m超深井到9000m特深井實踐約經(jīng)歷了13年。從4500m深井到12000m特深井的鉆井實踐，人類約經(jīng)歷了46年時間，其中從6000m到12000m特深井實踐約經(jīng)歷了35年，從9000m特深井到12000m特深井實踐約經(jīng)歷了12年。

1、深井超深井的概念40一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀按國際通用概念：一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀世界上鉆深井、超深井的國家有80多個，其中，美國、前蘇聯(lián)、德國的超深井鉆井技術(shù)裝備和綜合技術(shù)水平處于國際領(lǐng)先地位。美國是世界上鉆超深井歷史最長、工作量最大、技術(shù)水平最高的國家，世界上大多數(shù)超深井集中在美國。世界上第一口超深井、特深井分別于1949年、1972年由美國完成，井深分別為6254.8m、9159m。1984年，前蘇聯(lián)鉆成世界上第一口深超萬米的特深井（12260m），1991年該井第二次測鉆至井深12869m，目前仍保持著世界最深鉆井記錄。

2、國外深井超深井鉆井概況41一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀世界上鉆深井、超一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀世界上完成7口特深井：前蘇聯(lián)SG-3井12869m及SG-1井過9000m、美國瑟復(fù)蘭奇1-9井9034m、巴登1號井9159m、羅杰斯1號井9583m、EmmaLou2井9029m、德國HTB井9101m，其中美國占4口。

國外超深井鉆井技術(shù)發(fā)展主要集中在鉆機、鉆頭、井下工具、鉆井泥漿等方面：

超深井鉆機功率大、性能好、自動化程度高、配套設(shè)備性能可靠，從而在裝備上為快速打好深井提供了物質(zhì)上的準備。鉆頭質(zhì)量好、品種全、選型合理，可獲得鉆頭耗用數(shù)少、鉆井進尺多、鉆井速度快的好效果。鉆井液具有良好的熱穩(wěn)定性、潤滑性和剪切稀釋特性、固相含量低、高壓失水量低、可抗各種可溶性鹽類和酸性氣的污染。運用井下動力鉆具提高鉆速、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活、高強度鉆桿等工具配套齊全，使得國外超深井鉆井速度快、事故少、成本低、效益好。

42一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀世界上完成7口特一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀據(jù)統(tǒng)計美國鉆一口7000m的超深井僅需7～10個月。其中處理井下復(fù)雜情況所耗費的時間占完井周期的5％～15％。復(fù)雜地質(zhì)條件下所鉆成的深約7500m的初探井，其完井周期最短的不到1年，最長的不超過2年。前蘇聯(lián)擁有適用高緯度地區(qū)的先進超深井鉆井技術(shù)，其中渦輪及電動鉆具鉆深井方面處于世界領(lǐng)先地位，電磁波MWD、井眼軌跡控制及糾斜技術(shù)先進。歐洲北海是世界上深井超深井集中地區(qū)，平均井深超過5000m，屬高溫高壓深井，目前北海地區(qū)測量井深8000m左右的大位移井鉆井周期一般只有90d左右。德國1990年完成的KTB大陸科探井井深9101m，在鉆井應(yīng)用了高新技術(shù)，包括VDS垂直鉆井系統(tǒng)、頂驅(qū)、鋁合金鉆桿、金剛石繩索取心、無固相抗高溫鉆井液、耐高溫低轉(zhuǎn)速大扭矩螺桿馬達、變速渦輪鉆具等。

43一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀據(jù)統(tǒng)計美國鉆一口7000m的超一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀我國超深井鉆井主要集中在塔里木盆地、準噶爾盆地、四川盆地及柴達木盆地等地區(qū)。超深井鉆井技術(shù)起步較晚，我國陸上深井超深井鉆井大致可分為三個發(fā)展階段。

第一階段（1966～1975年）：1966年7月28日，我國第一口深井大慶松基6井（井深4719M）完成，標志著我國鉆井工作由打淺井和中深井發(fā)展到打深井的階段。在這個階段中只打了5口深井，這5口深井是在十分艱苦的條件下，依靠我們自己的力量完成的。繼松基6井之后，又分別在大港、勝利和江漢油田打成了超過5000M的深井，初步積累了鉆深井的經(jīng)驗。

3、國內(nèi)深井超深井鉆井概況44一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀我國超深井鉆井主一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀第二階段（1976～1985年）：1976年4月30日，我國第一口超深井女基井（井深6011M）在四川完成，標志著我國鉆井工作由打深井進一步發(fā)展到打超深井。從1976年開始，我國每年都打深井，并且數(shù)量逐步增加，由1976年完成3口上升到1985年完成29口。在這個階段中，除完成170口深井外，還完成了10口超深井，其中包括井深超過7000M的2口超深井（四川關(guān)基井，7175M；新疆固2井，7002M），這是我國深井超深井鉆井的初步發(fā)展階段。在深井鉆井工藝技術(shù)方面，發(fā)展了優(yōu)選參數(shù)鉆井和近平衡鉆井技術(shù)；鉆井液體系由細分散發(fā)展到粗分散，開發(fā)了三磺和聚合物等鉆井液體系；鉆井液化學處理劑和水泥外加品種增多，逐步形成系列。但是，在處理深井井下復(fù)雜情況和事故方面，特別是井噴著火使我們付出了沉重代價。

45一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀第二階段（1976～19一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

第三階段（1986～現(xiàn)在）：1986年3月揭開了塔里木大規(guī)模勘探的序幕，緊接著在90年代前期川東氣區(qū)的勘探開發(fā)也進入高潮，使我國深井超深井鉆井工作進入規(guī)模應(yīng)用的階段。在這個階段中，深井超深井數(shù)量進一步增加，11年共完成深井超深井678口，其中超深井33口。90年代以來陸上深井超深井鉆井技術(shù)有了明顯的進步。但是，復(fù)雜地質(zhì)條件下的深探井，特別是新區(qū)或新層的第一口深探井，鉆井工作還存在許多問題。下表是塔里木盆地各復(fù)雜地質(zhì)條件新區(qū)第一口深探井的鉆井情況。46一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀第三階段（198一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀復(fù)雜地質(zhì)條件新區(qū)第一口深探井鉆井情地區(qū)井號井深（M）開鉆完鉆日期（年、月、日）完井周期（d）備注設(shè)計實際庫車坳陷南喀1東秋5克參16000640060005314531461501987.9.15-1990.2.231993.2.4-1995.5.41993.11.17-1996.2.28889820961側(cè)鉆5次，非生產(chǎn)時效65%復(fù)雜和事故時效10.78%復(fù)雜和事故時效8.89%塔西南坳陷柯深1英科168006500648164061991.12.27-1994.9.241994.4.1-1996.12.251002999復(fù)雜和事故時效15.65%復(fù)雜和事故時效13.61%表中5口井的情況反映了我國當前復(fù)雜地質(zhì)條件下深探鉆井現(xiàn)狀，即井下復(fù)雜情況和事故多（時效超過10%），周期長（均超過2年），因此，鉆井費用較高，井身質(zhì)量和固井質(zhì)量也還存在諸多問題47一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀復(fù)雜地質(zhì)條件新區(qū)第一口深探井鉆一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀美國復(fù)雜地質(zhì)條件初探井鉆井情況上表是美國5口深探井的鉆井情況。同樣是復(fù)雜條件的初探井，井深較我國塔里木深探井增加約1000m，但沒有一口井的完井周期超過2年，其中有2口井在1年內(nèi)就完成了

地區(qū)井號完井年份井深（m）完井周期(d)俄亥俄州威斯康辛州加利福利亞州路易斯安娜州堪薩斯州No.1Bighornl-5P34-29R960-LNo.1DavilleNo.1198219851986198619947461756474477608629932064037031863648一、深井超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀美國復(fù)雜地質(zhì)條件初探井鉆井情況二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)用套管封隔復(fù)雜地層已是比較普遍的作法。國內(nèi)深井、超深井鉆井普遍采用508mm+339.7mm+244.5mm+177.8mm+127mm套管程序。井身結(jié)構(gòu)設(shè)計是鉆井工程設(shè)計的基礎(chǔ)，不但涉及鉆井速度和鉆井成本問題，甚至涉及到鉆井目的能否實現(xiàn)。國內(nèi)深井、超深井主要存在以下問題：（1）套管層數(shù)少且系列單一，不能應(yīng)付復(fù)雜地質(zhì)條件下深井、超深井鉆井遇到的各種復(fù)雜情況，這種5層套管柱的井身結(jié)構(gòu)應(yīng)變能力差。難以滿足封隔多套復(fù)雜地層的要求。（2）下部井眼尺寸小（4”、45/8”），鉆具組合單一，沒有配套打撈工具，不利于快速、優(yōu)質(zhì)、安全鉆井。（3）小井眼鉆進受水力參數(shù)限制，在高密度條件下，其鉆達的深度是有限的，滿足地質(zhì)加深的要求難度非常大。（4）完井套管尺寸小，甚至只能是裸眼完井，難以滿足采油方面的要求。

49二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)用套管封二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)

（1）增大上部套管和井眼的尺寸增大上部井眼和套管的尺寸,可增加套管柱層次，如在508mm套管上面增加一層660.4mm或762mm的套管來封隔地表疏松地層或用作隔水管。國外典型復(fù)雜深井超深井套管柱程序(直徑/mm)：美加利福尼亞934-29R井914.4+660.4+508+406.4+273.1+196.9(尾管)+127(尾管)沙特阿拉伯Khuff井914.4+762+609.6+473.1+339.7+244.5+177.8(尾管)+114.3(尾管)美得克薩斯NPI960-L1井1219.2+914.4+660.4+473.1+355.6+273.1(尾管)+228.6裸眼完鉆美懷俄明洲Bighorn1-5井762+508+406.4+301.6+250.8(尾管)+196.9(尾管)+139.7(尾管)美阿克拉何馬州DanvilleA#1井762+609.6+406.4+301.6(尾管)+244.5(尾管)德國KTB超深井622.3+406.4+339.7+244.5(尾管)+193.7(尾管)拉丁美洲及墨西哥海灣地區(qū)762+609.6+508+406.4+346.1(尾管)+295.3(尾管)+244.5(尾管)+193.7(尾管)

1、增加套管柱層次的途徑50二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（1）增大上部套管和井眼的二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)上部井眼采用大尺寸套管結(jié)構(gòu)為下部井眼套管及鉆頭尺寸的選擇提供了較大的空間。在鉆遇復(fù)雜情況時，可增加一層或幾層套管，或者可按地質(zhì)加深要求進一步加深井眼。采用大尺寸井眼和套管受到地面設(shè)備條件、管材及工具的限制,如鉆機提升能力和套管強度限制大尺寸套管的下入深度,鉆大尺寸井眼的鉆頭也不容易獲得等。此外,大尺寸井眼鉆井速度慢,套管和鉆頭成本比較高。

51二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)上部井眼采用大尺寸套管結(jié)構(gòu)二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)

（2）采用小井眼鉆井技術(shù)采用小井眼鉆井技術(shù)，在地面設(shè)備條件和原井身結(jié)構(gòu)不變的情況下，根據(jù)井下實際地質(zhì)條件的需要增加一層套管柱。這對于地質(zhì)不確定度較大的野貓井有著重要的意義。小井眼技術(shù)是1986年石油價格暴跌后各大跨國公司著重研究開發(fā)的新技術(shù)。小井眼是以最節(jié)省費用的方式達到評價或生產(chǎn)目標的最小井眼，并認為可以接受的最小尾管直徑是88.9mm。美國帕克鉆井公司鉆高壓天然氣井通常采用508mm+339.7mm+244.5mm+196.9mm(無接箍尾管)+139.7mm(無接箍套管)+88.9mm(尾管)mm的套管程序,88.9mm尾管下入104.8mm的井眼并注水泥封固,用同一尺寸的油管回接到地面。這說明，采用小井眼井身結(jié)構(gòu)是多下一層套管柱的有效方法之一。52二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（2）采用小井眼鉆井技術(shù)1二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（3）采用下無接箍尾管和偏心鉆頭擴眼鉆進技術(shù)采用接箍直徑比較小的新型無接箍套管，可以明顯縮小上層套管柱和下層套管柱之間的間隙，在不增大上部套管尺寸的前提下達到增加套管柱層數(shù)的目的。美國得克薩斯州海上采用的一種井身結(jié)構(gòu)是:在下完508mm表層套管之后，用444.5mm鉆頭鉆至3048m并下入339.7mm中間套管；用241.3mm×311.2mm×355.6mm的鉆頭(分別鉆領(lǐng)眼、通徑和擴徑)鉆至4267.2m,下入298.5mm無接箍套管；然后用311.2mm或250.8mm×295.3mm的偏心鉆頭鉆至5181.6m，下入244.5mm尾管并回接至井口。

53二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（3）采用下無接箍尾管和偏心鉆頭擴二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)在339.7mm和244.5mm套管柱之間增下一層無接箍尾管的方法，既增加了封隔多個不同壓力系統(tǒng)的手段，又避免了采用更大直徑套管的困難(受地面設(shè)備能力限制)。目前，無接箍套管和偏心鉆頭技術(shù)在國外復(fù)雜深井、超深井鉆井中得到了廣泛的應(yīng)用，小間隙井身結(jié)構(gòu)設(shè)計也迅速地發(fā)展起來。（4）優(yōu)化套管/井眼尺寸組合，設(shè)計新的套管柱程序多年來，一直按傳統(tǒng)經(jīng)驗來確定套管/井眼尺寸的配合，如177.8mm以下套管與井眼的間隙不小于19mm,219.1～250.8mm套管的間隙值保持在25～35mm，273.1mm以上套管的間隙值應(yīng)大于35mm。根據(jù)這些經(jīng)驗，發(fā)展形成了目前普遍采用的套管鉆頭尺寸系列，并把它看作是最合理的配合關(guān)系。這顯束縛了設(shè)計人員的手腳，限制了井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展。54二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)在339.7mm和二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)目前，供選擇的套管、鉆頭尺寸及種類越來越多，給新系列的設(shè)計提供了有利條件。日益提高的鉆井工藝技術(shù)水平、先進的防斜打直工具和垂直導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的應(yīng)用、合成鉆井液及抑制性鉆井液的發(fā)展，提高了井眼質(zhì)量，降低了下套管作業(yè)的風險。改進的注水泥工藝提高了小間隙環(huán)空固井的質(zhì)量。隨鉆擴眼鉆頭的成功應(yīng)用，為小間隙固井作業(yè)提供了有力的保障。因此，優(yōu)化套管/井眼尺寸組合,增加可供選擇的套管程序的數(shù)量，對提高深層油氣藏鉆探成功率和降低成本具有十分重要的現(xiàn)實意義。

55二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)目前，供選擇的套管、鉆頭尺寸及二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（1）套管尺寸的選擇目前，可提供的套管有很多種尺寸，除API系列的14種公稱尺寸的套管外,還可提供25種超出API范圍的非標準尺寸的套管。在選擇套管尺寸時，重點考慮其通徑和接箍外徑。套管的通徑，控制著套管以下井眼尺寸的設(shè)計；接箍外徑影響相應(yīng)井眼尺寸和上一層套管尺寸的設(shè)計。對于需要套管柱層次多的復(fù)雜深井、超深井應(yīng)盡可能選擇較大通徑的管子,并選用接箍直徑比較小的特殊間隙接箍套管，如平式接箍套管等。較大的通徑可以給以下井眼的設(shè)計提供較大的空間。采用特殊間隙接箍，即可以增加套管柱層數(shù)，又可以避免更大的井眼尺寸和套管尺寸。

2、影響井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的因素56二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（1）套管尺寸的選擇2、影響二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（2）鉆頭尺寸的影響套管柱程序設(shè)計受鉆頭尺寸的限制，許多套管尺寸最初是適應(yīng)鉆頭尺寸而選定的。鉆頭尺寸對套管柱設(shè)計有兩方面的限制:一是井眼尺寸應(yīng)能在套管接箍處提供足夠的間隙,以滿足正常下套管和注水泥的要求;二是鉆下部井眼的鉆頭必須能通過套管順利下入。隨著聚晶和熱穩(wěn)定聚晶金剛石鉆頭的發(fā)展，可設(shè)計出任何尺寸的鉆頭,雙心鉆頭和偏心鉆頭可以在套管下面鉆出更大的井眼。因此鉆頭尺寸的限制已很小。通常選用常用鉆頭尺寸是有利的，因為鉆頭制造商對常用尺寸鉆頭提供了多種類型和特征的產(chǎn)品，有優(yōu)選的余地。57二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（2）鉆頭尺寸的影響20二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（3）井控裝置的限制

井口防噴裝置是套管柱層次設(shè)計的制約因素。要求防噴裝置的通徑大于表層套管的外徑。如508mm表層套管常配備527.1mm的防噴器,339.7mm表層套管與346.1mm防噴器相匹配。其次，高壓井口裝置一般只提供3層套管柱的懸掛器和密封系統(tǒng)，若增加套管層次只能下尾管，或在下表層套管前加1層導(dǎo)管。再次,還要考慮套管頭的供貨情況。我國目前生產(chǎn)的套管頭主要有339.7mm+244.5mm+177.8mm、339.7mm+244.5mm+139.7mm、339.7mm+244.5mm+127mm三種規(guī)格。

58二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（3）井控裝置的限制21二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（4）套管與井眼的間隙配合套管與井眼之間應(yīng)留有合適的間隙。較大的間隙需用較大的套管及鉆頭尺寸，增加鉆井成本。間隙過小，將影響套管的順利下入和注水泥質(zhì)量，并且在下套管時容易產(chǎn)生較大的壓力激動而造成井漏。確定套管與井眼的間隙配合時，要綜合考慮與此相關(guān)聯(lián)的各種因素的影響。國內(nèi)外實用過的套管、尾管與井眼的間隙配合見下表：

59二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（4）套管與井眼的間隙配合22二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)國內(nèi)外實用過的套管與井眼的間隙配合

套管直徑/mm井眼直徑/mm間隙值/mm914.41066.876.2762.0863.6～914.450.8～76.2660.4762.0～812.850.8～76.2622.3711.2～762.044.5～69.9609.6711.2～762.050.8～76.2508.0609.6～660.450.8～76.2473.1558.8～609.642.9～68.3406.4444.5～558.819.1～76.2355.6374.7～444.59.5～44.5339.7374.7～444.517.5～52.4301.7342.9～393.720.6～46298.7342.9～393.722.2～47.5273.1311.2～342.919.1～50.8250.8269.9～311.29.5～30.2244.5269.9～311.212.7～33.4219.1241.3～269.911.1～25.4196.9215.9～250.89.5～26.9193.7215.9～250.811.1～28.6177.8212.7～241.317.5～22.2139.7165.1～215.912.7～38.1127.0149.2～171.511.1～19.1114.3149.2～155.617.5～20.660二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)國內(nèi)外實用過的套管與井眼的間隙配合二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)

（1）現(xiàn)有套管程序改進設(shè)計方案

1)在508mm+339.7mm之間增加1層406.4mm套管

508mm套管的最小通徑為471.0mm，406.4mm套管的接箍外徑為431.8mm。在508mm套管內(nèi)可下入469.9mm鉆頭鉆進，406.4mm套管接箍與井眼的間隙大于19.1mm,不會影響下套管和注水泥作業(yè)。由此可見,在508mm+339.7mm套管之間增加一層406.4mm套管是完全可行的。

406.4mm套管的最小通徑為376.5mm，允許通過374.7mm鉆頭。339.7mm常規(guī)接箍套管的最大外徑為365.1mm，與井眼間隙為9.5mm。

3、套管程序設(shè)計61二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)（1）現(xiàn)有套管程序改進設(shè)計二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)為減小固井作業(yè)的風險度，可采用FL-4S型的平式接箍套管,套管/井眼間隙可以擴大到17.5mm。如果地層較軟,穩(wěn)定性較差,井眼質(zhì)量難以保證,可以采用368.3mm+444.5mm或374.7mm×444.5mm的偏心鉆頭擴眼鉆進，這樣就可以下入常規(guī)接箍套管。改進后的套管與鉆頭尺寸的配合見下表。套管柱類型表層套管中間套管中間套管中間尾管中間尾管目的層尾管套管直徑/mm508406.4339.7244.5177.8127套管類型普通普通平接箍普通普通平接箍鉆頭直徑/mm660.4469.9374.7311.2215.9149.2套管間隙/mm76.231.817.533.319.111.1接箍間隙/mm63.519.117.520.610.711.1套管與鉆頭尺寸的配合

62二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)為減小固井作業(yè)的風險度，二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)2)在339.7mm+244.5mm之間增加一層298.5mm尾管(平接箍)壁厚為13.31mm的339.7mm套管通徑為311.4mm,298.5mm普通套管的接箍外徑為323.9mm，無法通過339.7mm套管。因此,298.5mm套管要采用平式接箍套管。采用311.2mm×374.7mm或241.3mm×311.2mm×355.6mm偏心鉆頭擴眼鉆進298.5mm套管段。用壁厚小于11mm的298.5mm套管，其最小通徑為272.4mm，可以通過244.5mm(接箍外徑269.9mm)套管，并可下入269.9mm或269.9×311.2mm偏心鉆頭。為減小固井作業(yè)的風險性，使用偏心鉆頭鉆進244.5mm套管段。改進后的套管與鉆頭尺寸的配合見下表。

63二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)2)在339.7m二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)套管與鉆頭尺寸的配合套管柱類型表層套管中間套管中間套管中間尾管中間尾管目的層尾管套管直徑/mm508339.7298.5244.5177.8127套管類型普通普通平接箍普通普通平接箍鉆頭直徑/mm660.4444.5311.2×374.7269.9×311.2215.9149.2套管間隙/mm76.252.438.133.319.111.1接箍間隙/mm63.539.738.120.610.711.1

64二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)套管與鉆頭尺寸的配合27二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)3)用193.7mm無接箍套管替代177.8mm套管。在215.9mm井眼內(nèi)下入193.7mm平接箍尾管取代原系列中177.8mm套管，可下入165.1mm鉆頭,加大下部井眼尺寸，下入139.7mm平接箍尾管。這樣就可采用104.8mm小尺寸鉆頭繼續(xù)加深鉆進,必要時下入88.9mm套管封隔。此設(shè)計為一種備用方案，以滿足地質(zhì)加深的要求。

65二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)3)用193.7mm無二、深井超深井井身結(jié)構(gòu)

（2）新型套管程序設(shè)計方案1)508mm+355.6mm+273.1mm+193.7mm+139.7mm。該新型套管柱程序與鉆頭尺寸的配合見下表。該系列具有以下特點:套管柱類型表層套管中間套管中間套管中間尾管目的層尾管套管直徑/mm508355.6273.1193.7139.7套管類型