井身结构设计

1、井身结构设计摘要：井深结构设计是钻井工程的基础设计。它的主要任务是确定导管的下入层 次，下入深度，水泥浆返深，水泥环厚度及钻头尺寸。基础设计的质量是关系到 油气井能否安全、优质、高速和经济钻达目的层及保护储层防止损害的重要措施。 由于地区及钻井目的层的不同，钻井工艺技术水平的高低，不同地区井身结构设 计变化较大。选择井身结构的客观依据是底层岩性特征、底层压力、地层破裂压 力。正确的井身结构设计决定整个油田的开采。本文基于课本所学的基本内容, 对井身结构做一个大致的程序设计。井身结构设计的内容：1、确定套管的下入层次2、下入深度3、水泥浆返深4、水泥环厚度5、钻头尺寸井身结构设计的基础参数包括地

2、质方面的数据和工程等数据地质方面数据（1）岩性剖面及故障提示；（2）地层压力梯度剖面；（3）地层破裂压力梯度剖面。工程数据（1）抽汲压力系数以当量钻井液密度表示；单位g/cN :如美国墨西湾地区采用Sw=0. 06o我国中原油田Sw=0. 0150. 049o（2）激动压力系数以当量钻井液密度表示，单位g/cmsoS,由计算的激动压力用（2-58）进行计算，美国墨西湾地区取Sg=0.06,我国中原油田Sg=0. 0150. 049o（3）地层压裂安全增值以当量钻井液密度表示，单位g/ck。Sf是考虑地层破裂压力检测误差而附加的，此值与地层破裂压力检测精度 有关，可由地区统计资料确定。美国油田S

3、f取值0.024,我国中原油田取值为0. 020. 03。4）溢流条件&以当量钻井液密度表示，单位g/cm%由于地层压力检测误差，溢流压井时，限定地层压力增加值&。此值由地 区压力检测精度和统计数据确定。美国油田一般取S0.06。我国中原油田取值 为 0. 050. 10o（5）压差允值AP. （AP.）裸眼中，钻井液柱压力与地层孔隙压力的差值过大，除使机械钻速降低外, 而且也是造成压差卡钻的直接原因，这会使下套管过程中，发生卡套管事故，使 己钻成的井眼无法进行固井和完井工作。压差允值和工艺技术有很大关系。压差允值的确定，各油田可以从卡钻资料 中（卡点深度，当时钻井液密度、卡点地层孔隙压力等）

4、反算出当时的压差值。 再由大量的压差值进行统计分析得出该地区适合的压差允值。井身结构设计的方法及步骤套管层次和套管柱类型国内油田套管下入层次为：导管，表层套管，中间套管（或技术套管），油 层套管。表层套管，中间套管，油层套管，一般按 （339. 7x244. 5x177. 8x139. 7皿（13 3/8 x 9 5/8 x 7 x 5 % in）系列进行设计。（1）根据区域地质情况，确定按正常作业工况或溢流工况选择（2）利用压力剖面图中最大地层压力梯度求中间套管下入深度假定点。自横坐标上找到设计的地层破裂压力梯度ps向下引垂直线与地层破裂压力 梯度线相交，交点即为中间套管下入深度假定点，记点

5、或。（3）验证中间套管下入深度Hs是否有卡套管危险。采用Pm-PxMA Ph式中p.一一钻井深度氏时采用的钻井液密度，g/cms；Pp一一Ha以下裸眼井段最小或正常地层压力梯度当量密度，g/cm3：田一一最深正常地层压力或最小地层压力深度，mo若APAPS （或则中间套管下至出过程中有被卡危险。在这种情况下可 采取以下方法解决：应用以下公式重新计算中间套管下入深度0. 00981（ - Pp）H, = 鸟 （或 APa）Pm是在深度田，允许压差值Mi （或此）时采用的钻井液密度。（pm-S.）二最 大允许地层压力。在压力剖面图上找到（pm-Sw）值，引垂线与地层压力梯度线相 交，交点即为新计算

6、的中间套管下入深度，记为任。应用方法a,往往需多下一层套管或尾管，为了避免这种情况，钻井工程 师可根据所在区域钻井工艺技术水平，钻井液体系和性能，从工艺、防卡液上解 决中间套管下入到H3的卡钻危险。（4）计算钻井（或中间）尾管的最大下入深度在上步中，若按方法a解决压差卡钻危险，则还需下一段中间尾管以 满足采用（p/S.）钻井液密度钻井时，也与&的安全钻井问题。一般情况下, 中间尾管下至氏即可。当然也可根据中间套管鞋处（压）的地层破裂压力梯度, 下推尾管的最大可下深度：p叫-（S, + 5； + 5；） = Ppp皿一中间套管鞋处的地层破裂压力梯度，g/cm；Pp一中间尾管最大可下深度处地层压力

7、梯,g/cmso在压力梯度剖面图横坐标上找到Pp，从Pp引垂线与地层压力梯度线相 交，交点即为中间尾管的最大下入深度R。（5）计算表层套管下入深度H1根据中间套管鞋处地层压力梯度p.,在给事实上&的溢流条件，用试算法 计算表层套管的下入深度。即UPfD = PPHZ + S. + + 户 式中P）一设计地层破裂压力梯度，其工程意义为溢流压井时，表层套管鞋 处承受的有效液柱压力梯度的当量密度。试算中，当p血-Pfl2（00.024）,即符合设计要求。（6）进一步校核中间尾管&校核中间尾管下入最大深度时，是否有卡套管危险。校核方法与步骤3 相同。b.校核在给定&溢流条件下压井时，中间套管鞋处是否有

8、被压裂的危险。 校核方法同步骤5。（7）油层套管下入目的层中，应进行压差卡钻和溢流条件校核。套管尺寸与井眼尺寸选择及配合1.设计中考虑的因素（1）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。（2）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。（3）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、钻头等库存规格的限制。套管和井眼尺寸的选择和确定方法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，然后确定中间套管尺寸等，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面要求来定。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