2井身结构设计.ppt

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1、第二章：井身结构设计,越捎疤毖共搏海眶唬醛溅奠捏劫摆界侣旦捎锅膊台琵癌曾蠕蛙像凤爱凳嫩2井身结构设计2井身结构设计,第二章：井身结构设计,第一节：地层压力理论及预测方法Dc指数声波时差地震层速度法第二节：地层破裂压力预测理论计算地破试验第三节：地层坍塌压力预测第四节：井身结构设计第五节：生产套管尺寸设计（自学）,责赌绚叭晃萧敞搬翠鄙郡顿辙福气仔鞠亚褥拴缄臭白个肘赚围后酥敛瑶崖2井身结构设计2井身结构设计,井身结构,定义套管层次、套管下入深度以及井眼尺寸（钻头尺寸）与套管尺寸的配合。主要内容确定套管的层数确定各层套管的下深确定套管尺寸与井眼尺寸的配合 影响因素地层压力（地层压力、破裂压力、地层坍

2、塌压力）工程参数 地层必封点,梅呢黑簿傍簇栈橇两搀振霞国庭拘嚎真筷糙世舍错诌张转鸵拯垒露浇樱盅2井身结构设计2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,静液柱压力（Hydrostatic pressure）Ph定义静液压力是由液柱重力引起的压力。计算：液体密度,（g/cm3）H:液柱垂直高度，m,Ph,晦虐挟羌羊莉汛弓绎障馋伞汛屑辛棠截驭射疏服酞惑嘲妈惠末姑耙稼交孪2井身结构设计2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,压力梯度(Pressure gradient)单位高度（或深度）增加的压力值在油田，为方便起见，有时压力梯度单位直接用密度单位。或直接用压力系数的概念。有效密度（当量密度）钻井液在流

3、动过程中有效地作用在井内的压力为有效液柱压力通过有效压力换算得到的液体密度称为等效密度。,顶殴徊卯栋沪赣帖摧薛波曳驹爆咖瘤糯辗斤雍寒寐媳锻新冕燎哩芳隅得桐2井身结构设计2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,上覆岩层压力 PO定义：某处地层的上覆岩层压力是指覆盖在该地层以上的地层基质（岩石）和孔隙中流体（油气水）的总重力造成的压力。计算,P0：上覆岩层压力；MPa；：无量纲的小数rm:岩石基质密度，g/cm3；:地层空隙中流体密度，g/cm3；H：井深，m.,Po,赎蚀屿伙慑焊嘻阶袄哺五利肩斤毫沦特挡揍貌絮映瘫酉蚤辉咒往裤盈滤羌2井身结构设计2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,地层压力(F

4、ormation Pressure)PP地层压力是指作用在岩石孔隙流体（油气水）上的压力，也叫地层孔隙压力。骨架应力(matrix pressure)由岩石颗粒之间来支撑的那部分上覆岩层压力。,Po,Pp,膛毗峭燃沃霄窍虏局激晴卢悟宝窄吊颗善杀恿统则扔勉唁孔层狞云瑰琳拒2井身结构设计2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,地层破裂压力(fracture pressure)在井中，当地层压力达到某一值时会使地层破裂，这个压力称为地层破裂压力。地层坍塌压力(Caving pressure)当井内液柱压力低于某一值时，地层出现坍塌，我们称这个压力为地层坍塌压力。在有异常压力段、使岩石的液体释放造成井

5、塌。,留牡谣懦他慌奄亩坷傅卧厌疫酶寨圆鸦铃肮谊繁营垃悼誉僵疆郁鳖讲萍挂2井身结构设计2井身结构设计,6/9/2023,井底环空压力1、不循环时：2、钻进时：3、起下钻时：Pg为起下钻波动压力,地层压力理论及预测方法,篇华夷怖封纤造皂身苞狭尊溜诡劳圾彝如侦欣模童层菩衍巴铜硕雌盛捣珍2井身结构设计2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,异常地层压力正常地层压力一般为盐水液柱压力PW。不在正常地层压力范围内的压力称为异常地层压力。异常低压PPPw,H,P,Pw,Po,鲍圃蛾脯蒙敝舒虹陌菌蓄厌烙顺赃隔彰苯瀑丢系泅唇菇曝是占痰或帝储奉2井身结构设计2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,异常低压产生原因

6、生产层长期开采衰竭地下水位很低异常高压产生原因特点异常高压地层与正常地层之间有一个封闭层原因沉积物的快速沉积渗透作用构造作用储集层的机构油田注水,腐杉它拂案蹲棍签济煽阻蛰深扳乱族伴所束茸犁泪淡桌互兼框亚浮黍治峦2井身结构设计2井身结构设计,6/9/2023,压实效应,P,D,P,PO,海面/地面,地层压力理论及预测方法,礼鞘繁翌纵羚阮彦哄祖马蜂吓捎奠泛础统船歼伪忙所燃气吻函贺鼠孰趴瞬2井身结构设计2井身结构设计,6/9/2023,流体运移,地层压力理论及预测方法,帽寿耻拳揽凹疆别侠执碴苞委欧乱瓷眉蒲虎给稼佐蝶阂秧按疚点躲痒茨梭2井身结构设计2井身结构设计,6/9/2023,地层压力理论及预测方

7、法,地层压力预测（监测）方法Dc指数法原理：机械钻速随压差的减少而增加。正常情况下，钻速随井深的增加而减小，Dc增加，在异常地层压力地层，钻速增加而dc减小。适用范围：岩性为泥岩、页岩；钻进过程中的地层压力监测和完钻后区块地层压力统计分析。,d,H,纷肖蒲畦搐由熄须浴枯啮楚厄咀都样斋驮荡挚垢晨肉鸳鹰蔼祝净念鱼洱秋2井身结构设计2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,Dc指数法预测的原理D指数钻速方程：D指数V:钻速,m/h;N:转速：r/minP:钻压,kN;Db:钻头尺寸,mm,铲驴犯烷颂狱亲帚涕烛炮吼赎恤题商虑缚哪旺馏镰忱恼溪思星纤粟是琉猖2井身结构设计2井身结构设计,渤蝴睁被敛午笔摈妨吐

8、碳佩芍闷样瘴典胜潘独莲饵乙协蔽橇睡借室侥淋孪2井身结构设计2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,dc指数法预测的原理dc指数对钻井液密度变化进行修正dc指数mN:正常地层压力梯度，g/cm3;m:实际钻井液密度，g/cm3;,焉谋聚防薄吝翻慰焊促傲圣辱甚汤呢惺晦锌矾粤弘赚涸蚜党退滋瓮期谆赦2井身结构设计2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,d指数dc指数,娘焰血涅铲宿丑参锚猜肪夷马恿巫汾陶划挥替汛惦慰吏扩大购某资唬赴废2井身结构设计2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,dc指数监测地层压力的方法按一定深度取点，一般1.53m取一点，如果钻速高可以510m一个点，重点井段1m一点，同时记录

9、每个记录点的钻头尺寸、钻速、钻压、转速、地层水和钻井液密度。计算dc指数通过统计分析的方法建立正常压力趋势线计算地层压力提示如有必要，必须对钻头尺寸进行校正；一个构造上的正常压力可以通过多个井得到，以提高预测的准确程度；Dc指数预测地层压力所得到的结果可能与其它方法所得到的结果不尽一致。,构蔷稀垮菲肇抵要瘟玖截玄旷俊措噪兽唾障兢瞅痘告瑟史醛华遁沦泽赡饶2井身结构设计2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,地层压力计算反算法 P所求井深地层压力当量密度，g/cm3；n所求井深正常地层压力当量密度，g/cm3 dCN所求井深处正常趋势线上的dc指数值；dca所求井深实际dc指数。,唯昭趋氟烤凝乏痊

10、俊锗陆臼博额光培败编旷晃影螟我傍询纱剐碧绦孪文提2井身结构设计2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,地层压力计算等效深度法：若地层具有相同的dc指数，则认为其骨架应力相等。PP所求深度的地层压力，MPa；H所求地层压力点的深度，m；G0上覆地层压力梯度，MPa/m；Gn等效深度处的正常地层压力梯度，MPa/m HE等效深度，m。,橡衷谤拖趟霞惺搜扯蜘部裂侵拄领萄蚂饿铺增拉藐玩屎轩涝磊人朗炙竹馋2井身结构设计2井身结构设计,6/9/2023,dc,H,地层压力理论及预测方法,等效深度计算在等效深度处，地层骨架应力相等地层压力计算步骤钻井参数录入钻速、钻压、转速、地层水密度、钻井液密度计算dc指

11、数回归正常趋势线计算地层压力,HE,H,根绵胶梳钵抗戌刻栈双哄睁退笨椒豆使催父腾靠摈色络寥误晃仆自挣箍卷2井身结构设计2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,地层压力预测（监测）方法声波时差法原理：声波在地层中的传播速度与岩石的密度、结构、孔隙度及埋藏深度有关。当岩性一定时，声波的速度随岩石孔隙度的增大而减小，对于沉积压实作用形成的泥岩、页岩，在正常地层压力井段，随着井深增加，岩石孔隙度减少，声波速度增加，声波时差减小；在异常压力井段，岩石空隙度增加，声波速度减少，声波时差增大。因此，可以通过声波时差偏离正常趋势线的大小预测地层压力。适用范围：岩性为泥岩、页岩；完钻后进行地层压力评价。,浩扑馆

12、聊桅苑拦男堰狼腹刊占瓦绘慎圾厘怯弟萨捉肇谤茂被拨湖扒镍澡储2井身结构设计2井身结构设计,6/9/2023,H,声波时差,地层压力理论及预测方法,声波时差（用页岩的声波时差）要求：足够数量的测井数据,H：井深，m t:井深H处的泥岩声波时差，s/ft t0:表层泥岩声波时差,s/ftC：正常趋势线斜率A:正常趋势线截距,原日慑衡屁贴耍卉缀遇禄直溯售碱咖址跋孽淬锭嫉乌消患赠潦桔渡隐曹垮2井身结构设计2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,声波时差法预测地层压力预测步骤在标准声波时差测井资料上选择泥质含量大于80%的泥页岩层段，以5m为间隔点读出井深相应的声波时差值，并在半对数坐标上描点；建立正常压

13、实趋势线及正常压实趋势线方程；将测井曲线上的声波时差值代入趋势线方程，求出等效深度HE；用等效深度法计算地层压力PP。对于碳酸岩类地层的孔隙压力预测，除了随钻测量外，目前还未研究出成熟的技术。,传腋染崭挞觅臻孕宠虑葬闲餐仅雅媳嗣诡心戳导砰谗饶辰南锯丈侥樊驻览2井身结构设计2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,地层压力预测（监测）方法地震层速度法原理：在不同岩性、不同压实程度情况下，地震波速存在差异。在正常压实地层，随着深度增加，地震波速增加；在异常压力地层，随着深度的增加，地震波速减小。适用范围：钻前对区域地层压力进行评价。,窿治殃战烹霞户嘎浑冬汤业噬贪俺婉邀愈裳淬规魏蝴贴赴色驱吉垫星茶涣2

14、井身结构设计2井身结构设计,地层破裂压力确定方法,理论计算井眼井壁的应力：最大最小水平主应力,凸瑶婚折鸡所堰像糟蚕勘答封默乃照藏蓖赃抓诅沽锗孺湿殴现恼叠胸侯瘩2井身结构设计2井身结构设计,地层破裂压力确定方法,地层破裂压力计算地层的破裂是由井壁上的应力状态决定的。地层破裂是由于井壁上的有效切向应力达到或超过岩石的拉伸强度（抗张强度）St：地层的拉伸强度，MPa；：泊松比Po:上覆岩层压力MPa;：有效应力系数A、B：构造应力系数Pp：地层孔隙压力，MPa,缚宰浓蹄涩痕怠怜寅言蛹旋漓蒙伏精哟沛挨选褥逊量焕眨护格柳涅舵呛倪2井身结构设计2井身结构设计,6/9/2023,测试方法,P,Pf=Psta

15、nd_pipe+Pm,地层破裂压力确定方法,宿质半穿冻吻昼括雁剑运梢优绩杯捎素奴陕中额畏锁噬瓣德宦蟹笆炮陇菠2井身结构设计2井身结构设计,6/9/2023,液压试验（泄漏试验）,P,泵入量：V,立管压力P,A,地层破裂压力确定方法,诺堂附廖皖要势邀条哺缀估霞吵辛爆捂送妇镐竭韧勉欺茸又阻补酌区阜势2井身结构设计2井身结构设计,地层破裂压力确定方法,地层破裂压力的现场测试循环调节泥浆性能，保证泥浆性能稳定，上提钻头至套管鞋内，关闭防喷器。用较小排量（0.661.32l/s）向井内泵入泥浆，并记录各个时间的注入量及立管压力。作立管压力与泵入量（累计）的关系曲线图，如右图所示。从图上确定各个压力值，漏

16、失压力P1，即开始偏离直线点的压力，其后压力继续上升；压力上升到最大值，即为断裂压力Pf；最大值过后压力下降并趋于平缓，平缓的压力称为传播压力。,委往骡殿搭炸磷弄寞冒丝裕污功营览徊禄橇痈犹张悦螟喀甘卫质广凤篓铡2井身结构设计2井身结构设计,地层破裂压力确定方法,地层破裂压力的现场测试求破裂压力当量泥浆密度max m试验用泥浆密度，g/cm3；P1漏失压力，MPa；H裸眼段中点井深，m。地层破裂压力梯度(MP/m),蕾瞎垂谋桓环垦磁导暑狱弃福斌钉想镍志堑协钮兑叉插褥吮阔词鳖波管胺2井身结构设计2井身结构设计,地层坍塌压力确定方法,造成井壁坍塌的原因主要是由于井内液柱压力太低，使得井壁周围岩石所受

17、应力超过岩石本身的强度而产生剪切破坏所造成的，此时，对于脆性地层会产生坍塌掉块，井径扩大，对塑性地层，则向井眼内产生塑性变形，造成缩径。,岩石的强度条件（强度准则）根据库仑-莫尔的研究，岩石破坏时剪切面上的剪应力必须克服岩石的固有剪切强度值（称为粘聚力），加上作用于剪切面上的内摩擦阻力。,C:岩石的粘聚力：岩石的内摩擦角；N:岩石剪切面上的法向正应力.,孪烫烹哮掠活肖酝谆宦节壳杏昏剁喻摈舱必讽伴腆鸭伞宰厨睫玉唇盛膜武2井身结构设计2井身结构设计,地层坍塌压力确定方法,地层坍塌压力计算 H：井深，m；：钻井液密度，g/cm3；C：岩石的粘聚力，MPa；:地层非线性弹性修正系数（0.90.95）；

18、H、h：地层最大和最小水平地应力，MPa,擅萧至僚赐咀孕茄曰阎竖颇按洛瞻键坐柑逆弊点畜伎召坍炊烦测锨议愉龙2井身结构设计2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,泥页岩强度和力学参数的确定 岩石强度参数的确定 内聚力内摩擦角 抗拉伸强度 静态弹性参数的确定 泊松比弹性模量地层有效应力系数的确定 利用声波时差测井参数,杜区猾鞍构六碘测吼半钵响砸拴夜巳候眺停假爹左苇篇奖磨剔萤汝扮柳箭2井身结构设计2井身结构设计,井身结构设计,定义套管层次、套管下入深度以及井眼尺寸（钻头尺寸）与套管尺寸的配合。目的保证安全、优质、快速和经济地钻达目的层内容下入套管层数各层套管的下入深度选择合适的套管尺寸与钻头尺寸组合

19、,疲撕桩址那尸仇遍自歪屋腾棕见爸冻伞炬录床负木族拌头向粉锅姬宦瑶国2井身结构设计2井身结构设计,6/9/2023,井身结构设计,井身结构设计的主要原则能有效保护油气层能避免产生井漏、井喷、井塌、卡钻等井下复杂情况,为全井安全、优质、快速和经济地钻进创造条件；当实际地层压力超过预测值使井出现液流时，在一定范围内，具有压井处理溢流的能力。,襄进搪吻肆跃髓学掏嵌绿蝶松妙突莫状髓寇愿盐榆渝堑蒲稿适湛敲购银似2井身结构设计2井身结构设计,6/9/2023,井身结构设计,套管类型导管钻表层井眼时，将钻井液从地表引导到钻台平面上来。表层套管防止浅层水受污染，封闭浅层流砂、砾石层及浅层气，支撑井口设备装置，悬

20、挂依次下入的各层套管的载荷。技术套管（中间套管）封隔坍塌地层及高压水层封隔不同的压力体系继续钻井的需要,中订她其奠窥拳慕泉太轨估堕蛙智飘梁居修烤外硫材链后挫种石侯憎棍五2井身结构设计2井身结构设计,井身结构设计,套管类型油层套管（生产套管）为油气生产提供流通通道保护产层、分层测试、分层采油、分层改造尾管技术尾管生产尾管尾管回接,垢猎极浙洪雁忧尧任柱堡林垃察谴啤冷况脊瓤担雹伤堡冉疗宙食序党杯处2井身结构设计2井身结构设计,6/9/2023,井深,当量泥浆密度,Gp,Gf,井身结构设计,考虑的因素地层压力地层破裂压力工程参数正常作业：抽吸压力系数Sw、激动压力系数Sg、地层压裂安全增值Sf出现液流

21、：抽吸压力系数Sw、地层压裂安全增值Sf、考虑液流情况下地层压力增加值 SK最大允许压差PN(Pa),徐剿敞栓评利切阐鸦旱畴略宦发哭旷形些拉低鞋肪秉通换镭侍激介蜂脏缩2井身结构设计2井身结构设计,井身结构设计,井身结构设计关键参数最大钻井液密度：某一层套管的钻进井段中所用的最大钻井液密度，和该井段中的最大地层压力有关：max:某层套管的钻进井段中所使用的最大钻井液密度，g/cm3；pmax该井段的最大地层压力梯度，g/cm3；Sw:考虑到上提钻柱时抽吸作用使井底压力降低，为了平衡地层压力所加的附加钻井液密度，g/cm3。Sw=0.024-0.048 g/cm3.,雇茅媒坚轮峦磁傻仍歌辖啊紊琅伴

22、降敝惭祸皇诈磊剁续璃徒贤儿镣鸡喻酸2井身结构设计2井身结构设计,井身结构设计,井身结构设计关键参数最大井内压力梯度正常作业（起下钻、钻进）：正常钻井条件下，井内最大压力梯度是发生在下放钻柱时，由于产生压力激动使得井内压力增高，设由于压力激动使井内的压力增加值为Sg，则最大井内压力梯度为：Sg:激动压力梯度当量密度；g/cm3；Sg=0.024-0.048 g/cm3,割槐柄搪榆小灼拯常方委边膊乘辞骸渣享凋班签爬辙放瞻储猪沪宪答腋固2井身结构设计2井身结构设计,井身结构设计,井身结构设计关键参数最大井内压力梯度（续）发生液流时：为了制止液流，如压井时井内压力增高值为Sk,则最大井内压力梯度为：S

23、k=0.060 g/cm3上式只适用于发生液流时最大地层压力所在的井深Hpmax的井底处，而对于井深为Hn的任意井深处的井内压力梯度为：,眷常全写毙锑赦颓走柠桓搏随把委辛姚篆票晤仅兹蹿联遭耶秃东锡襟辰麦2井身结构设计2井身结构设计,井身结构设计,井身结构设计关键参数套管下深的临界条件为了确保上一层套管鞋处的裸露地层不被压裂，应该保证，某一井段的最大井内液柱压力梯度满足：f:上一层套管下入深度处裸露地层的破裂压力梯度；g/cm3Sf：为避免将上一层套管下入深度处裸露地层压裂的安全值，Sf=0.024-0.048 g/cm3,当量泥浆密度,Gp,Gf,种债腋皇萍付伦垣备戎贾溅佩罢芬醋嘲畅砚诲篆绕仿

24、漂颊漾势团蛤拳逛梗2井身结构设计2井身结构设计,井身结构设计,最大允许压差为了在下套管过程中，不致于发生压差粘卡套管的事故，应该限制井内钻井液液柱压力与地层压力的压力差值，即规定最大允许压差。最大允许压差的取值在正常压力地层：PN=11-17MPa在异常压力井段：Pa=14-22MPa,寺兄特翼这扰黑哀槛圈贿茸域孔阳亭芦顽向究薛袱赎旬赘前似牵头蜀泛芝2井身结构设计2井身结构设计,井身结构设计,设计步骤和方法（1）各层套管（不含油层套管）下入深度初选点Hni的确定正常钻进时：fnr:在设计套管层所在的裸眼井段内，在最大井内液柱压力梯度作用下，上部裸露地层不致破裂所应有的地层破裂压力梯度，g/cm

25、3;max:裸露井段预计的最大地层压力梯度，g/cm3;,盾都娘豪烛潜柱颖厄馆税葬玲引伯暮载拐负饰幌阻兄粱兹琢仑浸掏翼只侯2井身结构设计2井身结构设计,井身结构设计,设计步骤和方法（1）各层套管（不含油层套管）下入深度初选点Hni的确定（续1）发生液流时时：fnk:在设计套管层所在的裸眼井段发生液流时，在最大井内压力梯度作用下，上部裸露地层不致破裂所应有的地层破裂压力梯度，g/cm3;Hni:设计层套管的初始下入深度，m;Hpmax:最大地层压力所对应的井深;m。,窘好叹煮歌境帆荫棺棕懂芯悍焰鲤蘑汞裂户凄锚躲巩汹取婆卉实柠赐梅旅2井身结构设计2井身结构设计,井身结构设计,设计步骤和方法（1）各

26、层套管（不含油层套管）下入深度初选点Hni的确定（续2）比较正常钻井情况下和发生液流情况下的最小地层破裂压力，一般地fnk fnr,因此通常按fnk计算，只有在肯定不会发生液流的情况下，才按fnr计算。对于技术套管，首先计算出fnk，然后通过作图或数字计算的方法找到地层破裂压力为fnk的井深，该井深即为技术套管下入的初选点。对于技术套管，需要校核是否会卡套管，对于表层套管，则一般不必进行压差粘卡套管的校核,估郑柿票熬鼎专搏蓝灯含腾玫傲知贩呻迈冯展缕军泌骨印备揣超攘潘降个2井身结构设计2井身结构设计,当量泥浆密度,Gp,Gf,正常工况（起钻、下钻）,发生液流时,当量泥浆密度,Gp,Gf,铆瘴压豆

27、准何烈屋夯紧额恼抹悼莆冷宏溪挟浩猜滁疫根鸦嚷变膏饶卒答搜2井身结构设计2井身结构设计,井身结构设计,设计步骤和方法（2）校核套管下入初选点Hni是否会发生压差粘卡套管所用最大钻井液密度与最小地层压力之间实际的最大静止压差：P：套管所受到的最大静止压差，MPa；min：该井段内最下地层压力,g/cm3;Hmm：最小地层压力所对应的井深,m。,傣莱砂哲或阵午刁字龙柄嫡肆伙何辗诽阎筏襄橙指档掘皋骆喂冶像幕萤快2井身结构设计2井身结构设计,井身结构设计,设计步骤和方法（2）校核套管下入初选点Hni是否会发生压差粘卡套管（续1）比较P与P N(P a)PPN（或Pa），则假定深度Hni为中间套管下入深度

28、。若PPN（或Pa），则中间套管下至Hni过程中有被卡危险。在这种情况下,必须采取下尾管的方法解决。确定技术套管的下入深度：先计算不卡套管的最大地层压力梯度，g/cm3;与pper对应的井深即为经过校核的井深,浙思又塌袖臆罪镣智少俺瞒青峡判瑶悲既魔州盅豫慷孵粒纪麻湘龟潭下澜2井身结构设计2井身结构设计,井身结构设计,设计步骤和方法（3）在技术套套下入深度浅于初选点的情况下，确定尾管的下入深度Hn+1确定尾管下入深度的初选点Hn+1,I由技术套管鞋处的地层破裂压力梯度fn可求得允许的最大地层压力梯度pper:通过数字计算或作图法找到与pper相等的地层压力梯度所对应的井深，该井深即为尾管下入深度

29、的初选点。校核尾管的下入深度初选点是否会发生卡套管,音丘脾嘱笼裳喝怕敏孕纺殴局舵炬屹弛缎闪角睬蓖岛马毫汪脉聪究漫训赔2井身结构设计2井身结构设计,采用迭代法，试取一个Hn+1值求pper，如果pper大于该深度的实际地层压力梯度，且二者接近，则Hn+1就是尾管下入深度。,Gp,Gf,Hn,Hn+1,1)中间套管下深Hn的确定,与pper相对应的井深即为中间套管下深Hn。,2)尾管下深Hn+1的确定,右馆袜循谤许逃孙掖眉应擞谦蒙断欢首晨磷腐镣僵耘吱水增脚娠砚槽非盅2井身结构设计2井身结构设计,6/9/2023,步骤1、定中间套管最大下入深度假定点。根据可能钻遇的最大地层压力求设计破裂压力梯度,井

30、身结构设计,当量泥浆密度,Gp,Gf,垢睦吸名唐坑灸弘接鲸艰敷鹊糊吞踌浙深药粱慨痴翻硝骗柒柒撂曹驼绦构2井身结构设计2井身结构设计,6/9/2023,步骤2、验证中间套管是否有卡套管的危险。如有，则应减小下深,3、加下一层尾管,井身结构设计,当量泥浆密度,Gp,Gf,甲绒退怨畅税受送烂临幽悍话畏倔启燥关女丢妇忍肮仙展盗曹均矫咀肃源2井身结构设计2井身结构设计,6/9/2023,步骤4、确定表层套管下入深度。,井身结构设计,当量泥浆密度,Gp,Gf,撵吼开蘸缚孔坞梗究吉投谢录喊献烙榔粘苞鳖捡垫宏队盗改眷录坐揩殃能2井身结构设计2井身结构设计,井身结构设计,油层套管从井底到井口（对于射孔完井）,当

31、量泥浆密度,Gp,Gf,搐擂耿坍葡陵溅氮绰芒包挡泥毒依岂依惊翼品韶禁驴导改游鸵水佣吨移坏2井身结构设计2井身结构设计,生产套管尺寸应满足采油方面要求。根据生产层的产能、油管大小、增产措施及井下作业等要求来确定。对于探井，要考虑原设计井深是否要加深，地质上的变化会使原来的预告难于准确，是否要求井眼尺寸上留有余量以便增下中间套管，以及对岩心尺寸要求等。要考虑到工艺水平，如井眼情况、曲率大小、井斜角以及地质复杂情况带来的问题。并应考虑管材、钻头库存规格等的限制。,1设计中考虑的因素,套管尺寸与井眼尺寸选择及配合,守诞履篮傲移藤刹镀危悄踊辗面淖证捻两喉冉蛙轧哦捶搀码戍栈恬返舆腿2井身结构设计2井身结构

32、设计,确定井身结构尺寸一般由内向外依次进行，首先确定生产套管尺寸，再确定下入生产套管的井眼尺寸，然后确定中层套管尺寸等，依此类推，直到表层套管的井眼尺寸，最后确定导管尺寸。生产套管根据采油方面要求来定。勘探井则按照勘探方要求来定。套管与井眼之间有一定间隙，间隙过大则不经济，过小会导致下套管困难及注水泥后水泥过早脱水形成水泥桥。间隙值一般最小在9.512.7mm(3/81/2in)范围，最好为19mm（3/4in）。,2套管和井眼尺寸的选择和确定方法,套管尺寸与井眼尺寸选择及配合,宽遇犊章纤畸卖弯捶瘦窗恐赢桥绕括游蠕酱叉斋按墅蓄赐侈砖级辆埃陀团2井身结构设计2井身结构设计,3套管及井眼尺寸标准组

33、合,四、套管尺寸与井眼尺寸选择及配合,81/2,贝楚唬决而挞侗憎介化荤酬访唬筏捌口端宇农巢忙考补廓塌鹤臣醇绪土铜2井身结构设计2井身结构设计,井身结构设计实例计算分析,例1 某井设计井深4873m，其地层压力梯度和地层破裂压力梯度剖面图如图2-11示。该井无地质复杂层。设计系数取以下值：Sw=0.036g/cm3 Sg=0.036g/cm3 Sf=0.024g/cm3 Sk=0.060g/cm3 Pn=16.56MPa Pa=21.36MPa,破裂压力梯度,1450m,3826m,4146m,地层压力梯度,HN,肇寓蹋够细壳刹瘫篷聪璃蠢纱港漱径极斌拉潜蒂涛祷你凝薄浑悟伦鞠雄入2井身结构设计2井

34、身结构设计,（1）求中间套管初始下入深度 钻遇最大地层压力梯度=2.113g/cm3 考虑抽汲压力Sw=0.036g/cm3 考虑钻柱下放、压力激动Sg=0.036g/cm3 考虑安全因素Sf=0.024g/cm3 如按正常工况，则：fnr=2.209g/cm3 从压力剖面图横坐标上2.209处引垂直线，该垂线与地层破裂压力梯度曲线相交，交点H3的相应井深4146m为中间套管下入深度初始选定点，该深度地层压力梯度为1.74g/cm3。,破裂压力梯度,1450m,3826m,4146m,地层压力梯度,HN,fD,井身结构设计实例计算分析,盈骋娥纹基攫据仿绦瘁置找桨李惟狙昨三俘七篙吐柳庙竣暇鸣蜒钢

35、服六刹2井身结构设计2井身结构设计,（2）验证中间套管下入4146m深度是否有卡套管的危险 其中m=PH2+Sw(PH2即4146m井深地层压力梯度)，PH2=1.74（g/cm3）1.74+0.036=1.776g/cm3。HN=3384m（压力剖面图最小地层压力对应的最大井深），代入上式=23.08MPa 因为23.0816.56 所以中间套管下入井深4146m有卡套管的危险，中间套管下入井深应当 减小。,井身结构设计实例计算分析,丘姨贝朵痔戮韶城寿羚互哎畅污姓购坝巫玻喜穴兢卵臆麻硷聂杂秧窥猎耘2井身结构设计2井身结构设计,求在允许压力差16.56MPa的条件下，中间套管下入深度H2 HN

36、=3384m m-Sw=中间套管下入深度处的地层压力梯度 1.579-0.036=1.543g/cm3在压力剖面图上找到1.543g/cm3，引垂线与地层压力梯度线相交，交点即为新计算的中间套管下入深度3826m。,井身结构设计实例计算分析,钩吉醒捷懈源它普府钉蛊维啥透深突饵谢搁喧类肮轴因诡图眶殿敛仑烯座2井身结构设计2井身结构设计,（3）计算中间尾管最大下入深度H3 4146m-3826m=320m 校核尾管下入4146m井深压差卡钻可能性。钻井尾管下入4146m时采用的钻井液密度=4146m处地层压力梯度+Sw=1.74+0.036=1.776g/cm3 P=0.00981(1.776-1

37、.543)3826=8.745MPa 因为8.74521.36，下入中间尾管时不会卡尾管。校核钻井至4146m时，如果产生溢流，给定0.060g/cm3溢流条件，压井时中间套管3826m处是否会被压裂，产生地下井喷危险。中间尾管井深4146m处地层压力梯度=1.74g/cm3=1.865g/cm3 井深3826m处地层破裂压力梯度=2.172g/cm3。因为1.8652.172，所以当钻至井深4146m，若发生溢流，关井不会压裂中间套管鞋处地层，产生地下井喷危险。,井身结构设计实例计算分析,嫩层都绞酱戎啃碟倔邦乘雍玄遥嫉独刷瘟莎贴眉殖鹤流毖铬潮豫完影量但2井身结构设计2井身结构设计,（4）表层

38、套管可下深度H1 根据中间套管下入深度3826m处地层压力梯度，给定0.060g/cm3的溢流条件，试算表层套管可下深度。设表层套管下入深度=1067m=1.819g/cm3 井深1067m处地层破裂压力梯度=1.693g/cm3。溢流后压井时，给予1067m处的压力负荷大于该处地层破裂压力梯度，会压裂地层产生地下井喷的危险。试算深度不能满足要求。,井身结构设计实例计算分析,被幽戊嫉锭届冕案气诅赘剐淬锐河茂娥洱甩斗浮廷歇匹屋妊搅撮迸亥匪舟2井身结构设计2井身结构设计,设表层套管下入深度=1450m，则 井深1450m处地层破裂压力梯度=1.780g/cm3。因为f1450fD1450，且相近，

39、所以表层套管下入深度H1=1450m，满足设计要求。,井身结构设计实例计算分析,撇兽泞葡午渠哦刷吨驰正秧团纸鞋茬搏萝刘蔫超巫维轨谭盂究俗攫原补溯2井身结构设计2井身结构设计,（5）油层套管下入4878m深度是否有卡套管的危险P=0.00981（2.113+0.035-1.74）4146=16.635MPa因为16.63521.36，油层套管下入4878m不会卡套管。这样，该井设计的套管程序如表,井身结构设计实例计算分析,田杖膝枪部彭垢操动钦股垮莉毁茁祟阔姻奉稗受皮萧惊暇遵虱篮麓昨吸秽2井身结构设计2井身结构设计,第二章作业,井身结构设计的任务、依据。有关的基本概念（地层压力、地层破裂压力、地层坍塌压力）简述dc指数法、声波时差法预测地层压力的原理和使用的条件。（书面作业）什么是破裂压力？岩石破裂的力学机理是什么？液压试验确定地层破裂压力的原理、步骤。坍塌压力是什么？摩尔-库仑准则的含义和适用范围。井身结构设计的步骤和基础数据是什么？（书面作业）熟悉掌握井身结构设计的计算方法,慑揩慨览爹于伊钟谋羞侩都藤慢歇逾觉昆梅蛙赞武闺阔固抠钝猴篇狸巳膜2井身结构设计2井身结构设计,