第2讲_[第二章_套管柱及注水泥设计]——井身结构设计--基本概念.ppt

1、绪 论 第一章 完井工程的基础 第二章 套管柱及注水泥设计 第三章 完井液和完井方式 第四章 射孔 第五章 投产措施 第六章 完井管柱及井口装置 课程总结,完井工程,课程内容及课时分布,参考文献,1、丁保刚等，固井技术基础，石油工业出版社； 2、张发展，复杂钻井工艺技术，石油工业出版社； 3、 SYT 5431-2008 ，井身结构设计方法，中华人民共和国石油天然气行业标准； 4、SY/T5322-2000，套管柱强度设计方法，中华人民共和国石油天然气行业标准； 5、SY/T5480-92，注水泥流变性设计，中华人民共和国石油天然气行业标准； 6、SY5334-88，套管扶正器安装间距计算推荐

2、方法，中华人民共和国石油工业部部标准；,第二章 套管柱及注水泥设计,第一节 井身结构设计 第二节 生产套管尺寸的确定 第三节 套管柱设计 第四节 注水泥技术 第五节 复杂类型井套管柱设计和注水泥技术简介,第一节 井身结构设计,井身结构设计的重要性！ 举例说明，井身结构设计的基本概念、方法及其应用等。,第一节 井身结构设计,正常压力（厚度1000m）,易坍塌地层（厚度800m）,高压地层（厚度800m）,油气层（厚100m）,其它地层,正常压力（厚400m）,1000m,2100m,2900m,3300m,3400m,3500m,正常压力（厚300m）,1800m,表层套管,这样一层套管直接钻达

3、油气层显然不合适,第一节 井身结构设计,正常压力（厚度1000m）,易坍塌地层（厚度800m）,高压地层（厚度800m）,油气层（厚100m）,其它地层,正常压力（厚400m）,1000m,2100m,2900m,3300m,3400m,3500m,正常压力（厚300m）,1800m,表层套管,技术套管,第一节 井身结构设计,正常压力（厚度1000m）,易坍塌地层（厚度800m）,高压地层（厚度800m）,油气层（厚100m）,其它地层,正常压力（厚400m）,1000m,2100m,2900m,3300m,3400m,3500m,正常压力（厚300m）,1800m,表层套管,技术套管,这样一

4、层套管直接钻达油气层显然不合适,第一节 井身结构设计,正常压力（厚度1000m）,易坍塌地层（厚度800m）,高压地层（厚度800m）,油气层（厚100m）,其它地层,正常压力（厚400m）,1000m,2100m,2900m,3300m,3400m,3500m,正常压力（厚300m）,1800m,表层套管,技术套管,技术套管,第一节 井身结构设计,正常压力（厚度1000m）,易坍塌地层（厚度800m）,高压地层（厚度800m）,油气层（厚100m）,其它地层,正常压力（厚400m）,1000m,2100m,2900m,3300m,3400m,3500m,正常压力（厚300m）,1800m,表

5、层套管,技术套管,技术套管,油层尾管,第一节 井身结构设计,一、套管的类型（套管的层次） 二、井身结构设计的原则 三、依据两条压力曲线进行设计 四、依据两条压力曲线进行井身结构设计的具体方法 五、套管尺寸和井眼尺寸的选择 六、水泥返深设计 七、现场井身结构设计方法 参考文献：SY/T5431-1996 井身结构设计,本节介绍内容,第一节 井身结构设计,井身结构包括： 套管层次和下入深度； 井眼尺寸(钻头尺寸)与套管尺寸的配合。 井身结构设计是“钻井工程设计”的基础。它不仅关系到钻井技术经济指标和钻井工作的成效，也关系到生产层的保护和产能的维持。,技术套管,油层尾管,第一节 井身结构设计, 在经

6、验钻井阶段，由于对地层孔隙压力和破裂压力不能准确掌握。因此，井身结构设计只能凭经验来确定。 到了60年代中期，地层孔隙压力、破裂压力的预测和检测技术得到发展，特别是近平衡钻井的推广和井控技术的掌握，使用井身结构中套管层次和下入深度的设计，逐步总结出一套较为科学的设计方法。 从“六五”开始，我国开始应用这套方法。首先在中原油田取得很大效益。如在3500到4700m深井中，使平均事故时间大幅度下降、建井周期缩短、钻井成本下降。,第一节 井身结构设计,井身结构设计的主要内容： 套管的层次； 各层套管的下入深度； 套管和井眼尺寸的配合；,地层,一、套管的类型（套管的层次）,虽然类型很多，但常用的无外有

7、以下几种： 1、表层套管（301500m） 一般的表层套管是最浅的也是最外层的一层套管。 其套管鞋必须下在具有足够强度的地层上，如石灰岩地层，以免在发生井涌时关井把地层压漏，产生地下井喷。 其作用有二： 在其顶部安装有套管头、防喷器、采油树； 隔离地层表浅水层和浅部的复杂地层，使淡水不受钻井液的污染 (水泥返到地表) 。,地层,一、套管的类型（套管的层次）,2、中间套管（技术套管）P250 （水泥一般都不返到地表） 3、生产套管（油层套管）P250 （区分其与油管的概念）（同上） 4、尾管（钻井衬管） 节约费用； 在连续钻井时可以使用异径钻具，即在顶部的大直径钻具具有更高的抗内压能力。其缺点是

8、固井施工困难，顶部的密封性需进行实验。 有时一般的还有导管和地表导管（用桩击入地）。,地层,二、井身结构设计的原则,进行井身结构设计所要遵循的原则： 有利于发现、认识和保护油气层； 有效地控制异常地层压力，保证井控作业顺利进行； 避免漏、喷、塌、卡等复杂情况的产生，缩短建井周期，实现安全快速完井，使全井钻井费用最低； 对于探井设计要考虑加深和增加下中间套管的需要。,地层,三、依据两条压力曲线进行设计,（一）井身结构设计的基础（主要依据） 1、两关键条曲线, 地层的孔隙压力（梯度）曲线 地层破裂压力（梯度）曲线,三、依据两条压力曲线进行设计,2、设计系数取值 在井身结构设计中，除了要计算作用在井

9、内液柱的压力外，还应确定一下设计系数的取值范围： 抽汲压力系数Sb和激动压力系数Sg：由井下实测法求得，也可以用数学模式计算，一般的这两个数据取值为 0.015-0.040 g/cm3； 地层破裂安全增值Sf：由地区统计资料得到，一般取0.030 g/cm3； 井涌（溢流）允许值Sk根据井控技术水平，一般取0.05-0.10 g/cm3； 固井最大回压pwh：由工艺条件决定，一般取2.0-4.0MPa； （数据由地区的统计数据得到）,三、依据两条压力曲线进行设计,3、使用低密度钻井液 为了保护油气层，实现近平衡压力钻井，应尽可能使用低密度钻井液：,4、应用套管封隔器 在同一井段，有两个以上压力

10、梯度不同的地层时，在钻井工艺难以保证顺利钻进的条件下，应用套管封隔器；,5、必封点 对含H2S地层、严重坍塌地层、塑性盐膏层和暂时不能建立压力梯度曲线的裂缝性地层，均应确定各层套管的必封点深度；,三、依据两条压力曲线进行设计,6、选择钻机 应根据井身结构设计的各层套管的最大载荷选择钻机的类型； 7、回接尾管 当套管的抗拉强度不够时，需设计下入尾管，尾管是否回接，由完井设计确定。,三、依据两条压力曲线进行设计,（二）井身结构设计的步骤 绘制待钻井的压力梯度曲线图(两条关键曲线）； 确定待钻井的井身结构各设计系数； 确定生产套管的下入深度； 确定中间套管或尾管的下入深度； 确定表层套管的下入深度； 确定各层套管的尺寸和套管外水泥的返深及相应的钻头尺寸。,设计顺序： 由下向上、由内向外进行逐层设计,四、依据两条压力曲线进行井身结构设计的具体方法, 设计关键：中间套管设计, 设计顺序： 由下向上、由内向外。 生产套管技