井身结构设计

1、第1，2章：井结构设计，第2，2章：井结构设计，第1节：地层压力理论和预测方法直流金志洙声波时差地震层速度法第2节：地层破裂压力预测理论计算破坏实验第3节：地层崩塌压力预测第4节：井结构设计第5节：生产套管尺寸设计(主要内容为套管的地层压力(地层压力、破裂压力、地层崩塌压力)工程参数地层的必需密封点，4，地层压力理论和预测方法，静柱压力(Hydrostatic pressure) Ph定义的静压压力是由液体柱重力引起的。计算：液体密度，(g/cm3) H:液体柱垂直高度，m，ph，5，地层压力理论和预测方法，压力梯度或压力系数的概念有效密度(等效密度)钻井液在流动过程中有效工作的压力通过有效压

2、力转换为有效液体柱压力的液体密度称为等效密度。6，地层压力理论和预测方法，上覆岩层压力PO定义：某一地层上覆岩层压力是由复盖地层上的地层基质(岩石)和孔缝中流体(油水)的总重力引起的压力。计算，P0:上层地层压力；MPa；Rm:岩石基质密度，g/cm3；地层孔隙中的流体密度，g/cm3；无量纲(孔间隙)、Po、7、地层压力理论和预测方法、地层压力、PO、PP、8、地层压力理论和预测方法、地层破裂压力(fracture pressure)在井中，当当地楼层压力达到特定值时，地层就会破裂。地层崩塌压力(Caving pressure)井内的柱压力低于一定值时，地层崩塌，我们称这种压力为地层崩塌压力

3、。有异常压力段，岩石的液体释放使井塌了。9，底环空气压力1，非循环时：2，钻孔时：Pg为钻孔波动压力，异常低压PPPW，H，P，PW，PO，11，地层压力理论和预测方法，异常低压发生原因生产层长期开采失败地下水位极低异常高压发生原因特性异常高压地层和正常地层之间封闭层原因沉积物的快速沉积渗透结构作用床的机关遗传数，适用范围：泥岩、页岩的岩性特征；钻孔中地层压力监测和钻孔后块体地层压力统计分析。，D，H，13，地层压力理论和预测方法，直流指数法预测的原理D金志洙(钻孔金志洙)钻孔速度方程式：D金志洙V:钻孔速度，m/H；N:旋转速度：r/min : K:岩石可钻性系数P:钻孔压力，kN；Db:位

4、大小，mm；E:速度金志洙；、14、地层压力理论和预测方法，直流指数法预测的原理直流金志洙(修正的D金志洙)修正钻井液密度变化DC金志洙mN:正常地层压力梯度，g/cm3；M:实际钻井液密度，g/cm3；15，地层压力理论和预测方法，D金志洙直流金志洙，16，地层压力理论和预测方法通过直流金志洙计算统计分析，建立正常压力趋势线，计算地层压力提示。如果需要，必须修改钻孔尺寸。一个结构的正常压力可以通过多口井得到，从而提高预测的准确性。Dc指数预测地层压力的结果可能与其他方法的结果不一致。17，地层压力理论和预测方法，地层压力计算逆算法P期望的井深地层压力等效密度，G/CM3；n要求井深正常地层压

5、力当量密度，g/cm3 dCN要求井深正常趋势线直流金志洙值Dca要求井深实际直流指数。18，地层压力理论和预测方法，地层压力计算等效深度方法：如果地层的直流指数相同，则认为骨架应力相同。PP请求深度形成压力，MPa；h要求地层压力点的深度，m；G0叠加地层压力梯度，MPa/m；Gn等效深度下的正常地层压力梯度，MPa/m HE等效深度，m .19，dc，H，地层压力理论和预测方法，等效深度计算等效深度，地层骨架应力等地层压力计算阶段钻孔参数输入钻孔速度，钻孔压力，旋转速度，地层在异常压力井段，岩石间隙增加，声波速度减少，声波时差增加。因此，声波时差偏离正常趋势线的大小可以预测地层压力。适用范

6、围：泥岩、页岩的岩性特征；并在钻孔完成后进行地层压力评价。21，H，声波时差，地层压力理论和预测方法，声波时差(页岩声波时差引起的时差)要求：足够数量的测井数据，H:井深度，m t:井深度H的泥浆声波时差，S/ff建立正常压缩趋势线和正常压缩趋势线方程。将测井曲线的声波时差代入趋势线方程，得出等效深度HE。用等效深度法计算地层压力PP。对于碳酸岩类地层孔隙压力预测，除了钻井测量外，还没有开发成熟的技术。23、地层压力理论和预测方法、地层压力预测(监测)方法地震层速度法原理：岩性、压缩程度不同，地震波速有差异。在正常压缩地层中，随着深度的增加，地震波速度增加。在异常压力地层中，随着深度的增加，地

7、震波速度降低。适用范围：钻孔前评估区域形成压力。，24，25，地层破裂压力确定方法，理论计算：最大水平主应力井壁的应力，26，地层破裂压力确定方法，地层破裂压力计算地层的破裂由井壁的应力状态确定。地层破裂是井壁有效切向应力为岩石抗拉强度(抗拉强度)St:地层抗拉强度，MPa因为达到或超过。泊松郑智薰Po:上层地层压力MPa:有效应力系数a，b:构造应力系数Pp:地层孔隙压力，MPa，27，测试方法，P，Pf=Pstand _ pipe使用小位移(0.661.32l/s)将泥浆泵入井里，记录每个小时的注入量和立管压力。建立立管压力与泵流入(累计)的关系图，如右图所示。在图表中确定每个压力值，如果

8、缺少压力P1，则开始偏离直线点的压力，随后的压力继续上升。最大压力上升，即断裂压力pf；超过最大值后，压力会下降，趋于平缓，平缓的压力称为传播压力。30，地层破裂压力确定方法，地层破裂压力现场测试破裂压力当量泥浆密度max m实验泥浆密度，G/CM3；P1泄漏压力，MPa；h开眼段中点深井，M .地层破裂压力梯度(MP/M)，31，32，地层崩塌压力确定方法，岩石的强度条件(强度基准)库伦摩尔的研究表明，岩石断裂时剪切面的剪切应力等于岩石固有剪切强度值(称为粘滞力)，作用于剪切面的内部摩擦阻力，C:岩石凝聚力：岩石的内摩擦角；N:岩石剪切面的法向正应力，33，地层崩塌压力确定方法，地层崩塌压力

9、计算H:井深，M；钻井液密度，g/cm3；c:岩石凝聚力，MPa；地层非线性弹性修正系数(0 . 90 . 95)；H，H:地层最大和最小水平应力，MPA，34，地层压力理论和预测方法，确定页岩强度和力学参数确定岩石强度参数确定内部摩擦角拉伸强度静态弹性参数确定泊松郑智薰弹性系数地层有效应力系数确定声波时差测量参数，35，36，井结构设计目标安全，质量，速度，38，表面套管防止浅层的水被污染，技术套管(中间套管)堵塞塌陷地层和高压含水层，徐璐切断其他压力体系继续钻探的必要性，39，井结构设计，套管类型油层套管(生产套管)用于油气生产的流通通道保护生产层，分层测试，分层采油，分层改造后管技术生产

10、后管40， 地层裂缝安全增值Sf流出：吸力压力系数Sw，地层裂缝安全增值Sf，考虑溢流时地层压力增大SK压力允许值PN (PA)，41，井结构设计核心参数最大钻井液密度：一层套管钻孔中使用的最大钻井液密度与该段的最大地层压力有关。 max:用于一层套管钻孔的最大钻井液密度，G/CM3；Pmax为井段最大地层压力梯度，G/CM3；Sw:是g/cm3，以平衡在提起柱时吸入作用降低井底压力的情况下添加到地层压力的额外钻井液密度。Sw=0.024-0.048 g/cm3。42，井结构设计，井结构设计核心参数最大井内压力梯度正常运行(自上而下，钻孔):正常钻井条件下，井内最大压力梯度是由于放下钻柱时的压

11、力兴奋引起的G/cm3；Sg=0.024-0.048 g/cm3，43，井结构设计，井结构设计主要参数“最大井内压力梯度(续)”溢出时：为了防止径流(例如，井内压力增量值为SK)，最大井内压力梯度为Sk，井深度为Hn为了防止前套管鞋外露地层破裂，必须确保满足一段最大井内柱压力梯度。f:之前套管下深度暴露的地层破裂压力梯度。g/cm3 Sf:Sf=0.024-0.048g/cm3，以避免暴露在上一套管下的地层破裂的安全值最大：外露井段预计最大地层压力梯度，g/cm3；47、井结构设计、设计阶段和方法(1)在每个层的套管(无油套管)下深度超抢占Hni的确定(继续1)溢出时：fnk:在具有设计套管层的外露孔段溢出时，将露出最大井内压力梯度下的