6井身结构设计及固井ppt精品文档
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第二章 固井(删减版)
【 GC-40-17】
Part A 固井水泥车
化验仪器 散灰系统
Part B 固井套管附件 Part C 固井水泥浆外加剂
1. 2.
车载平台计算机自动控制水泥 浆密度，流量和密度 通过计算机液压系统控制所有 的开关操作阀门 精 确 泵 注 计量 和 过压 保 护 系 统，确保固井安全和质量
PART A-1
的影响还大。
水泥胶结测井 声波测井(CBL) 根据声学原理 向地层发射声波或振动信号，再 接收并记录信号往返的时间。 没有水泥固结的自由套管能够 振动并发生强信号； 如果水泥将地层和套管固结牢 固，则收不到套管振动信号，只 能接收到套管处的地层信号。 在简单声波测井曲线中，当水 泥与套管固结而未与地层固结时 也可收到信号，但由于水泥与地 层之间有泥饼干扰，则收到信号 就很微弱，所以对水泥与地层因 结情况的鉴别就比较困难。
HDC 公司总经理
与利比亚专家探讨技术 参加煤层气项目技术研讨 指挥 SQ-2 井固井作业 参加 FCC-206V 作业
寿阳 FCC-206V 固井作业现场
HDC 技术总监与 美国 FAR EAST ENERGY 合营
HDC 固井操作手 正在连夜进行固井操作
HDC 固井操作手 正在紧张的安装井口
PART B
套管附件体系
1. 2.
公司提供所有满足套管尺 寸的套管附件 同时提供可钻式和不可钻 试附件
1.
PART C
14 种水泥外加剂 2.
依靠成熟的水泥外加剂可 以调配出不同类型的水泥 浆 运用水泥浆技术解决煤层 气井固井技术难题
针对煤层气井的固井技术和工艺
研究煤层气固井技术， 首先要考虑的 两个因素：
固井设备、仪器、工具、材料简介
《井身结构设计》课件
井身材料
常用井身材料包括钢筋混凝 土、混凝土、钢和玻璃钢等。
井身结构设计的目的
提高井身稳定性
井身结构设计的目的是为了提高 井身的稳定性，确保石油井的平 稳生产。
降低事故风险
合理的井身结构设计可以减少石 油井事故的概率，保障工人的生 命安全。
提高生产效率
通过优化井身结构设计，可以提 高石油井的生产效率，降低维护 成本。
1
基础工程
进行基础开挖、标出基坑轮廓线、安置钢筋骨架等。
2
混凝土浇筑
进行钢筋模板组装、浇筑混凝土等。
3
砼强度与养护
根据测量计算、检验、养护高强度混凝土的质量。
预应力混凝土结构井的施工
预应力钢筋制作
预应力混凝土井筒需要应用预应 力钢筋，进行钢筋的制作和预应 力张拉。
施工工艺
构件之间的连接
进行预制整体与预制分段两种工 艺，将预制件安装到已完成地基 的基础上，进行钢束拉紧与固定。
井身结构设计实例分享
பைடு நூலகம்
1
长江三峡水电站井身设计
针对高水压和高岸坡等复杂工况，设计了多层钢筋混凝土结构的井身，确保水电 站的正常运行。
2
渤海海洋油田厂房井身设计
针对海洋环境的复杂性，设计高强度钢结构井身，提高了设施稳定性和运行效率。
3
南海油田纯海上井身设计
针对纯海上井身不稳定等特点，设计了预制单元式混凝土井身结构，解决了海上 施工难度大的问题。
井身结构的安全性检查
1 验收检查
在施工完成后，进行对井身结构的检查，确认是否符合设计要求。
2 日常检查
对井身结构进行日常管护与维修，确保井身结构的稳定性和安全性。
3 保护检查
井身结构课件
套 入 公 位 （ 射 部 开 部 的 位套 下 管 单 （ 人 度 套 部 面 的 位套 井 心 的 位 射 部 开 部 的 位管 油 称 为 开 深 井 至 距 为m管 入 的 位 m工 ： 管 水 至 距 为补 时 与 距 为 开 深 井 至 距 为m直 层 直 毫 油 度 段 方 离 米）深 油 深 为 井 完 内 泥 方 离 米距 的 套 离 米 油 度 段 方 离 米）(径 套 径 米 层 ： 最 补 ，。度 层 度 米 底 井 最 顶 补 ， (： 方 管 ， (层 ： 最 补 ， (mmmm。： 管 ， 底 射 下 心 单： 套 ， 深 时 下 界 心 单钻 补 头 单 顶 射 上 心 单))))。下 的 单。。 。
井身结构简介
井口
井
井
井壁
井径
井
段
深
身
井底
钻井
下套管
井
固井
地面与地 下连通完井Leabharlann 采油目的层与井 筒连接
井身结构介绍 井身结构类型 完井技术简介
一、井身结构
1、概念 井身结构——采油目的层以上井段须
下入专用套管的层次、深 度以及相应的井眼（钻头） 尺寸。
油层套管
一、井身结构
导管 表层套管 水泥返高 技术套管
完井方式
射孔完井 裸眼完井
适用的地质条件
有气顶，或有底水，或有含水夹层及易塌夹层等复杂地质条件， 因而要求实施分隔层段的储层
各分层之间存在压力、岩性等差异，因而要求实施分层测试、分 层采油、分层注水、分层处理的油层
要求实施大规模水力压裂作业的低渗透储层
含油层段长、夹层厚度大、不适于裸眼完井的构造复杂的油气藏 岩性坚硬致密、天然裂隙发育、井壁稳定不坍塌的碳酸盐岩或砂 岩储层
井身结构图绘制及相关知识Microsoft PowerPoint 演示文稿
四、井下工具的作用
1、油 管：油气从井底流到井口通道，控制油流，便于 油气从井底流到井口通道，控制油流， 井下作业。 井下作业。 2、水力锚：利用水力锚咬合力克服顶力，从而固定油管。 水力锚：利用水力锚咬合力克服顶力，从而固定油管。 3、封隔器：保护套管，分层开采。 封隔器：保护套管，分层开采。 4、节流器及单流凡尔：调节层间矛盾，达到各层合理压 节流器及单流凡尔：调节层间矛盾， 差下生产，有举油作用。 差下生产，有举油作用。 5、筛 6、堵 管：油流通过筛管孔眼进入油管。 油流通过筛管孔眼进入油管。 头：堵塞人工井底脏物进入油管或堵塞一定部位。 堵塞人工井底脏物进入油管或堵塞一定部位。
五、井身结构图的绘制
绘制井深结构示意图参数表
钻头程序（mmxm） 套管程序（mmxm） 311.2x104.6 215.9x2630.0 244.5x102.4 177.8x2627.8 油 大 大 一 三 层 数 据 2518.0-2550.8m 2565.6-2596.3m 2518.0-2545.5m 2570.2-2590.0m 2614.7m 管外水泥返高 地面 150m
二、井身结构的组成及作用
5、其它 （1）水泥上返高度必须超过油气层顶界100水泥上返高度必须超过油气层顶界100100 150m。 150m。 （2）只要地层情况允许，钻井工艺技术措施得 只要地层情况允许， 可只下两层套管即表层套管和油层套管。 当，可只下两层套管即表层套管和油层套管。
三、有
一、学员在培训期间必须服从培训基地的管理和安排，要完成培训任务，达到培训 学员在培训期间必须服从培训基地的管理和安排，要完成培训任务， 要求，培训后要参加结业考试。 要求，培训后要参加结业考试。 培训期间坚持学员签到、点名制度。 下午签到点名，不允许无故迟到、 二、培训期间坚持学员签到、点名制度。上、下午签到点名，不允许无故迟到、早 旷课。出现无故迟到、早退、旷课三次者将退回原单位，按不服从管理处理。 退、旷课。出现无故迟到、早退、旷课三次者将退回原单位，按不服从管理处理。 学员必须服从授课教师管理，上课期间认真听讲，不准有接打手机、随意走动、 三、学员必须服从授课教师管理，上课期间认真听讲，不准有接打手机、随意走动、 随意说话等现象发生影响他人学习。出现以上现象，经教育不改者， 随意说话等现象发生影响他人学习。出现以上现象，经教育不改者，停止培训退回原 单位。 单位。 培训期间，严禁学员打架斗殴、酗酒赌博，严格遵守作息时间。 四、培训期间，严禁学员打架斗殴、酗酒赌博，严格遵守作息时间。 师生共同创造良好学习环境，树立良好的职业道德。学员要衣着整洁， 五、师生共同创造良好学习环境，树立良好的职业道德。学员要衣着整洁，用语文 尊敬教师，团结同学，虚心好学，勤学苦练，争创一流。 明，尊敬教师，团结同学，虚心好学，勤学苦练，争创一流。 爱护培训器材设备，维护公共卫生，不准在教室内乱扔杂物， 六、爱护培训器材设备，维护公共卫生，不准在教室内乱扔杂物，不准在教室内吸 烟。 在实际操作过程中，要严格遵守QHSE操作程序。实际操作培训期间必须穿戴 操作程序。 七、在实际操作过程中，要严格遵守 操作程序 劳保用品和佩带相关证件。 劳保用品和佩带相关证件。 学员因事请假，一天之内向培训办请假；一天以上向组织人事科申请批准， 八、学员因事请假，一天之内向培训办请假；一天以上向组织人事科申请批准，在 培训办备案后，方能请假外出。 培训办备案后，方能请假外出。 培训办负责建立健全学员成绩、纪律管理档案，并对其进行登记、通报。 九、培训办负责建立健全学员成绩、纪律管理档案，并对其进行登记、通报。培训 班结业后，作业区视学员出勤、学习情况给予考核，与员工绩效工资挂钩。 班结业后，作业区视学员出勤、学习情况给予考核，与员工绩效工资挂钩。 学员成绩和违纪情况由培训办公室汇总后，交由组织人事科按《 十、学员成绩和违纪情况由培训办公室汇总后，交由组织人事科按《学员奖惩管理 细则》进行处理。 细则》进行处理。
井身结构设计
第二章 井身结构设计井身结构设计是钻井工程的基础设计。
它的主要任务是确定套管的下入层次、下入深度、水泥浆返深、水泥环厚度、生产套管尺寸及钻头尺寸。
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。
由于地区及钻探目的层的不同，钻井工艺技术水平的高低，国内外各油田井身结构设计变化较大。
选择井身结构的客观依据是地层岩性特征、地层压力、地层破裂压力。
主观条件是钻头、钻井工艺技术水平等。
井身结构设计应满足以下主要原则：1．能有效地保护储集层；2．避免产生井漏、井塌、卡钻等井下复杂情况和事故。
为安全、优质、高速和经济钻井创造条件；3．当实际地层压力超过预测值发生溢流时，在一定范围内，具有处理溢流的能力。
本章着重阐明地下各种压力概念及评价方法，井身结构设计原理、方法、步骤及应用。
第一节 地层压力理论及预测方法地层压力理论和评价技术对天然气及石油勘探开发有着重要意义。
钻井工程设计、施工中，地层压力、破裂压力、井眼坍塌压力是合理钻井密度设计；井身结构设计；平衡压力钻井；欠平衡压力钻井及油气井压力控制的基础。
一、几个基本概念1．静液柱压力静液柱压力是由液柱自身重量产生的压力，其大小等于液体的密度乘以重力加速度与液柱垂直深度的乘积，即0.00981h P H r = （2-1）式中：P h ——静液柱压力，MPa ；——液柱密度，g/cm 3； H ——液柱垂直高度，m 。
静液柱压力的大小取决于液柱垂直高度H 和液体密度，钻井工程中，井愈深，静液柱压力越大。
2．压力梯度指用单位高度（或深度）的液柱压力来表示液柱压力随高度（或深度）的变化。
ρ00981.0==HP G hh （2-2） 式中：G h ——液柱压力梯度，MPa/m ； P h ——液柱压力，MPa ； H ——液柱垂直高度，m 。
石油工程中压力梯度也常采用当量密度来表示，即HP h00981.0=ρ （2-3）式中：——当量密度梯度，g/cm 3； 3．有效密度钻井流体在流动或被激励过程中有效地作用在井内的总压力为有效液柱压力，其等效（或当量）密度定义为有效密度。
井身结构设计与固井
针对辨识出的危险源和风险等级，制定相应的安全保障措施，包括技术措施、管理措施 和应急措施等。
执行情况回顾
定期对安全保障措施的执行情况进行回顾和总结，分析存在的问题和不足，提出改进措 施和建议。
持续改进方向和目标设定
持续改进方向
根据风险评估和安全保障措施执行情况 ，明确井身结构设计与固井过程中需要 持续改进的方向和重点。
压力监测
实时监测注浆过程中的压力变 化，确保注浆过程平稳、安全 。
异常情况处理
对注浆过程中出现的异常情况 ，如漏失、气窜等，及时采取
有效措施进行处理。
顶替效率提升措施实施
优化顶替流态
通过调整顶替液的性能、流量等参数，优化 顶替流态，提高顶替效率。
增加顶替排量
在保证安全的前提下，适当增加顶替排量， 提高顶替速度和效率。
VS
目标设定
设定明确、可量化的改进目标，包括降低 风险等级、提高安全保障措施的有效性等 ，为持续改进提供明确的方向和动力。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
材料准备
根据设计要求，准备好所需的 水泥、添加剂等材料，并对其
进行质量检验。
施工方案制定
根据井身结构、地质条件等因 素，制定详细的施工方案和应
急预案。
注水泥浆过程监控
水泥浆性能监控
实时监测水泥浆的密度、流动 性、失水量等性能指标，确保
其符合设计要求。
注浆速度控制
根据井深、井径等因素，合理 控制注浆速度，避免出现注浆 不均、堵管等问题。
井身结构的重要性
井身结构设计的合理与否直接影 响到钻井施工安全、速度和成本 ，以及后续油气开采的效率和效 益。
设计原则与规范要求
设计原则
执行情况回顾
定期对安全保障措施的执行情况进行回顾和总结，分析存在的问题和不足，提出改进措 施和建议。
持续改进方向和目标设定
持续改进方向
根据风险评估和安全保障措施执行情况 ，明确井身结构设计与固井过程中需要 持续改进的方向和重点。
压力监测
实时监测注浆过程中的压力变 化，确保注浆过程平稳、安全 。
异常情况处理
对注浆过程中出现的异常情况 ，如漏失、气窜等，及时采取
有效措施进行处理。
顶替效率提升措施实施
优化顶替流态
通过调整顶替液的性能、流量等参数，优化 顶替流态，提高顶替效率。
增加顶替排量
在保证安全的前提下，适当增加顶替排量， 提高顶替速度和效率。
VS
目标设定
设定明确、可量化的改进目标，包括降低 风险等级、提高安全保障措施的有效性等 ，为持续改进提供明确的方向和动力。
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材料准备
根据设计要求，准备好所需的 水泥、添加剂等材料，并对其
进行质量检验。
施工方案制定
根据井身结构、地质条件等因 素，制定详细的施工方案和应
急预案。
注水泥浆过程监控
水泥浆性能监控
实时监测水泥浆的密度、流动 性、失水量等性能指标，确保
其符合设计要求。
注浆速度控制
根据井深、井径等因素，合理 控制注浆速度，避免出现注浆 不均、堵管等问题。
井身结构的重要性
井身结构设计的合理与否直接影 响到钻井施工安全、速度和成本 ，以及后续油气开采的效率和效 益。
设计原则与规范要求
设计原则
固井和完井
Fo q i Li
i 1 n
n
d Fm q i Li (1 ) s i 1
K B q i Li
i 1 n n
q m Li
i 1
24
2、外挤压力计算
主要载荷：管外液柱的压力、地层中流体的压力、高塑性岩石（盐 膏层、泥岩层）的侧向挤压力等。 常规情况下按套管全淘空时的管外钻井液液柱压力计算。 有大段盐膏层的特殊情况下，有时将钻井液密度替换为上覆岩层压 力的当量密度进行计算。
15
16
（2）校核中间套管是否会被卡
由地层压力曲线上看出，钻进到深度D21=3400m时，遇到的最大地层压力 就在3400m处。查得：ρp3400=1.57g/cm3，ρpmin=1.07g/cm3，Dmin=3050m。
由 △P=(ρpmax1+Sb -ρpmin)×Dmin×0.00981
△P=（1.57+0.036 - 1.07）×3050×0.00981=16.037 MPa
（1）套管能顺利下入井眼内，并具有一定的环空间隙柱水泥。 （2）钻头能够顺利通过上一层套管。
2. 经验配合关系
长期实践形成的经验配合关系（P 256，图7-3）
国内常用的配合关系：
(17 ½ ) 13 3/8-(12 ¼ ) 9 5/8-(8 ½ ) 5 ½ （26）20-（17 ½ ）13 3/8-（12 ¼ ）9 5/8-（8 1/2）7（5 7/8）4 1/2 或 5
2、套管柱
由同一外径、不同钢级、不同壁厚的套管用接箍连接组成的管柱。特 殊情况下也使用无接箍套管柱。
22
二、套管柱受力
套管柱在井内所受外载复杂。在不同时期（下套管过程中、注水泥 时、后期开采等过程中）套管柱的受力也不同。 在分析和设计中主要考虑基本载荷：轴向拉力、外挤压力及内压力。
石油钻探固井技术PPT课件
其平衡方程有：
z
t
2
t
r
2
r
z
2
2
2 s
38
在这三个应力中，r << t,故在上面方程中忽略其影响后可 得出方程：
2
2
z s
z s
t s
t s
1
式中，z/s和t/s分别表示轴向应力和周向应力在屈服应力中占的比例。
39
b. 方程意义 反映z 、t与s之关系，表示套管所受多向载荷 时，套管内轴向应力与周向应力的关系。
管生产的尺寸、钢级、壁厚、连接方式等。
目前一般使用的美国API套管规范。其规定的有关性能主要有
。
13
1、尺寸系列（又叫名义外径或公称直径） 41/2，5，51/2，65/8，7，75/8， 85/8，95/8，103/4，113/4，16, 285/8，20，30....
14
2、钢级系列
API钢级有10种：H,J,K,N,C,L,P,Q,X.
在空气中
பைடு நூலகம்26
1.2 弯曲附加拉力 如果井眼存在较大的井斜变化
或狗腿度时，由于套管弯曲效应 的影响将增大套管的拉力负荷， 特别是在靠近丝扣啮合处，易形 成裂缝损坏，由于API套管的连接 强度没有考虑弯曲应力，所以设 计时应从套管的连接强度中扣除 弯曲效应的影响，其计算公式见 有关资料。
27
1.3 其它附加拉力 在一般的套管设计中，没有具体考虑附加拉力，
次的余地。 要考虑到工艺技术水平以及管材、钻头等的库存情况。 地质复杂情况、取岩心尺寸要求、井眼曲率等。
12
第二节 套管柱设计
一、套管规范简介 套管受到各种类型外力作用，须具有一定强度。 外载大小、类型不同，所需的强度要求也不同，须有一系列
z
t
2
t
r
2
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2
2
2 s
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在这三个应力中，r << t,故在上面方程中忽略其影响后可 得出方程：
2
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1
式中，z/s和t/s分别表示轴向应力和周向应力在屈服应力中占的比例。
39
b. 方程意义 反映z 、t与s之关系，表示套管所受多向载荷 时，套管内轴向应力与周向应力的关系。
管生产的尺寸、钢级、壁厚、连接方式等。
目前一般使用的美国API套管规范。其规定的有关性能主要有
。
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1、尺寸系列（又叫名义外径或公称直径） 41/2，5，51/2，65/8，7，75/8， 85/8，95/8，103/4，113/4，16, 285/8，20，30....
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2、钢级系列
API钢级有10种：H,J,K,N,C,L,P,Q,X.
在空气中
பைடு நூலகம்26
1.2 弯曲附加拉力 如果井眼存在较大的井斜变化
或狗腿度时，由于套管弯曲效应 的影响将增大套管的拉力负荷， 特别是在靠近丝扣啮合处，易形 成裂缝损坏，由于API套管的连接 强度没有考虑弯曲应力，所以设 计时应从套管的连接强度中扣除 弯曲效应的影响，其计算公式见 有关资料。
27
1.3 其它附加拉力 在一般的套管设计中，没有具体考虑附加拉力，
次的余地。 要考虑到工艺技术水平以及管材、钻头等的库存情况。 地质复杂情况、取岩心尺寸要求、井眼曲率等。
12
第二节 套管柱设计
一、套管规范简介 套管受到各种类型外力作用，须具有一定强度。 外载大小、类型不同，所需的强度要求也不同，须有一系列
第4章固井、完井与试油 ppt课件
PPT课件
19
1.枪身；2.导爆索；3.射孔弹；4.弹架；5.固弹卡；6.安装架；7.旋塞
(a)多次使用型有枪身射孔器；(b)一次销毁型有枪身射孔器
PPT课件
20
无枪身射孔器：
由无枪身聚能射孔弹、弹架(或非密封的钢管)、起爆 传爆部件(或装置)等构成的射孔总成。
无枪身射孔器按照射孔弹结构和固弹方式:
套管下到油气层底部，固井后射孔打开油气层。 世界各主要产油国广泛使用的完井方法，70％～90％。 射孔(perforating)：射孔枪在油层某一层段套管、水泥环
和地层之间打开孔道，使地层中流体能流出。 炮弹射孔的孔眼也称为炮眼。 在射孔完井的油气井中，射孔孔眼是沟通产层和井筒的唯
PPT课件
2
PPT课件
3
二.井身结构
定义： 一口井中下入套管的层次
、下入深度、井眼尺寸与套管 尺寸的配合，以及各层套管外 水泥返高等。
水泥返高：指固井时套管与井 壁之间水泥环上升的高度。
PPT课件
4
各层套管的作用
导 管：封隔地表疏松地层，防止钻井液渗入地基影响井 架稳定以及在钻表层井眼时将钻井液从地表引导到钻井装置 平面上来形成有控循环。
PPT课件
5
三、注水泥
下完套管之后，把水泥浆泵入套管内，再用钻井液把水泥浆 顶替到管外环形空间设计位置的作业称之为注水泥。
注水泥质量的基本要求： 1、依照地质及工程设计要求，套管下入深度、水泥浆返 高和管内水泥塞高度符合规定 2、注水泥井段环空内的钻井液全部被水泥浆替走 3、水泥环与套管和井壁岩石之间的连接良好 4、水泥石能抵抗油、气、水完井方法
尾管射孔完井
PPT课件
13
优点 可选择性地射开油层，避免 层间干扰；有利于进行分层试油、 分层开采、分层酸化压裂、分层注 水等作业。
《钻井与完井工程》课件-2井身结构设计
《钻井与完井工程》课件 -2井身结构设计
井身结构设计是钻井与完井工程中的重要环节，涉及到井筒的稳定性和安全 性。本课件将介绍井身结构设计的重要性、目标、原则以及主要方法。
井身结构的重要性
井身结构设计的合理性直接影响到井筒的稳定性和钻井、完井操作的安全性。 良好的井身结构设计可以减少井筒塌陷、井漏等问题，降低事故发生的风险。
井身结构设计的目标
井身结构设计的目标是保证井筒的稳定性和安全性，确保钻井、完井操作的 顺利进行。通过合理的设计，可以避免井筒失稳、井漏等问题，减少工作量 和成本。
井身结构设计的原则
井身结构设计应遵循以下原则：
1 强度与稳定性
井身结构要具备足够的强 度和稳定性，以承受地质 力学和工程力学的作用。
2 材料选择
3 施工过程控制
完井过程中，要 控制好施工参数和工况， 保证井身结构的完整性和 稳定性。
主要的井身结构设计方法
经验法
根据以往的经验和类似工程的 数据，进行井身结构设计。
计算法
依据地质力学和工程力学原理， 对井身结构进行计算和分析。
1 油藏工况
考虑油藏工况和井筒温度 等因素，选择合适的材料 和工艺。
2 套管设计
设计套管参数和套管布置 方案，保证油井的产能和 安全。
3 完井液体设计
确定完井液体的性质和配 方，满足井身结构和油藏 要求。
结论和总结
井身结构设计是钻井与完井工程中的关键环节。合理的结构设计可以提高井筒的稳定性和钻井、完井操作的安 全性，降低事故风险，提高工作效率。
仿真法
运用计算机仿真技术，对井身 结构进行模拟和优化设计。
钻井井身设计要点
地层评价
对钻井地层进行评价，了解地层的性质和特点。
井身结构设计是钻井与完井工程中的重要环节，涉及到井筒的稳定性和安全 性。本课件将介绍井身结构设计的重要性、目标、原则以及主要方法。
井身结构的重要性
井身结构设计的合理性直接影响到井筒的稳定性和钻井、完井操作的安全性。 良好的井身结构设计可以减少井筒塌陷、井漏等问题，降低事故发生的风险。
井身结构设计的目标
井身结构设计的目标是保证井筒的稳定性和安全性，确保钻井、完井操作的 顺利进行。通过合理的设计，可以避免井筒失稳、井漏等问题，减少工作量 和成本。
井身结构设计的原则
井身结构设计应遵循以下原则：
1 强度与稳定性
井身结构要具备足够的强 度和稳定性，以承受地质 力学和工程力学的作用。
2 材料选择
3 施工过程控制
完井过程中，要 控制好施工参数和工况， 保证井身结构的完整性和 稳定性。
主要的井身结构设计方法
经验法
根据以往的经验和类似工程的 数据，进行井身结构设计。
计算法
依据地质力学和工程力学原理， 对井身结构进行计算和分析。
1 油藏工况
考虑油藏工况和井筒温度 等因素，选择合适的材料 和工艺。
2 套管设计
设计套管参数和套管布置 方案，保证油井的产能和 安全。
3 完井液体设计
确定完井液体的性质和配 方，满足井身结构和油藏 要求。
结论和总结
井身结构设计是钻井与完井工程中的关键环节。合理的结构设计可以提高井筒的稳定性和钻井、完井操作的安 全性，降低事故风险，提高工作效率。
仿真法
运用计算机仿真技术，对井身 结构进行模拟和优化设计。
钻井井身设计要点
地层评价
对钻井地层进行评价，了解地层的性质和特点。
第6章 油气井工程(下)
射孔完井是目前主要 的完井方法。 套管射孔完井 尾管射孔完井
射孔完井方法
优点： 能比较有效地封隔和支撑疏松易塌的生产层。 能够分隔不同压力和不同特点的油气层，因此可以进行 分层测试、分层开采和分层酸化等工艺措施； 缺点：
• 油气流入井内的阻力较大。
• 固井过程中，水泥浆对生产层的污染较严重。
② 采用合理的钻井液密度：使用平衡或近平衡压力钻井技术 ③ 采用合理的井身结构和完井方法 ④ 其他生产环节中的防止污染。
（2）完井方法
一口井完钻后生产层与井眼的连通方式及井底结构形式称 为完井方法。对完井方法的基本要求： 最大限度保护油气层，防止对储集层造成伤害； 减少油气流进入井筒时的流动阻力； 能有效封隔油气水层，防止各层之间的相互干扰；
（3）定向井造斜方法
转盘钻造斜工具 水力喷射造斜钻头
仅适用于较软地层且缺 少动力钻具的情况。
（3）定向井造斜方法
转盘钻造斜工具 扶正器组合 扶正器钻具组合不能用于造斜，仅用 于已有一定斜度的井眼内进行增斜、 降斜或稳斜。
（3）定向井造斜方法
井下动力钻具造斜 弯接头、弯外壳、偏心垫块
缺点：有夹层水时不宜采用；施工较复杂。
（3）完井井底和井口装置
完井井底装置
油管：油气通过它流到地面。
油管鞋：防止油管内落物掉入 井眼内。
表层 套管 油管
筛管：减小油气进入油管的阻 中间套管 力。
口袋：避免因油层附近出砂造 成砂堵而不得不频繁地洗井。
油层套管
筛管
口袋
油管鞋
（3）完井井底和井口装置
完井井口装置
作用：在地面用以悬吊、安 放井下管柱和井口控制闸门 等部件。 组成：油管头和采油树。
井身结构图绘制-PPT课件
采油培训基地培训期间学员管理规定
一、学员在培训期间必须服从培训基地的管理和安排，要完成培训任务，达到培训 要求，培训后要参加结业考试。 二、培训期间坚持学员签到、点名制度。上、下午签到点名，不允许无故迟到、早 退、旷课。出现无故迟到、早退、旷课三次者将退回原单位，按不服从管理处理。 三、学员必须服从授课教师管理，上课期间认真听讲，不准有接打手机、随意走动、 随意说话等现象发生影响他人学习。出现以上现象，经教育不改者，停止培训退回原 单位。 四、培训期间，严禁学员打架斗殴、酗酒赌博，严格遵守作息时间。 五、师生共同创造良好学习环境，树立良好的职业道德。学员要衣着整洁，用语文 明，尊敬教师，团结同学，虚心好学，勤学苦练，争创一流。 六、爱护培训器材设备，维护公共卫生，不准在教室内乱扔杂物，不准在教室内吸 烟。 七、在实际操作过程中，要严格遵守QHSE操作程序。实际操作培训期间必须穿戴 劳保用品和佩带相关证件。 八、学员因事请假，一天之内向培训办请假；一天以上向组织人事科申请批准，在 培训办备案后，方能请假外出。 九、培训办负责建立健全学员成绩、纪律管理档案，并对其进行登记、通报。培训 班结业后，作业区视学员出勤、学习情况给予考核，与员工绩效工资挂钩。 十、学员成绩和违纪情况由培训办公室汇总后，交由组织人事科按《学员奖惩管理 细则》进行处理。
8、人工井底：油井固井完成留在套管内最 下部一段水泥凝固后的顶面。
三、有关名词解释
9、水泥返高：固井时油层套管和井壁之间 的环形空间的水泥上返高度。 10、水泥塞：固井后，从完钻井底至人工 井底这段水泥柱。
11、油井完井方法：裸眼完井法、射孔完 井法、衬管完井法、砾石充填完井法。
(医学课件)固井技术ppt演示课件
.
40
四、固井施工与过程控制
1、准备工作 2、施工工序 3、注水泥设备和混浆方式
. 41
1、准 备 工 作
完井协作会、固井
设计、工具准备、水泥
浆体系选择、水泥干混、
设备准备、施工前的准
备与检查、施工工艺的
联接。
. 42
2、施工工序
注前置液---隔离液---前导水泥浆---正常水 泥浆---压胶塞---替泥浆---碰压。这是一般的 注水泥程序。 特殊工艺井的施工工序还要复杂些，分级 注水泥、尾管注水泥等一些特殊的作业。
. 11
3、筛管顶部注水泥技术
为保护裸露的纯油层或开采裂缝性、 孔隙性、古潜山、低压漏失油层，在目的 层采用筛管完井。上部用水泥封固。完井 管串采用特殊的工具附件，保证注水泥成 功，实现对油层的有效开采。 其管串结构：引鞋+筛管串（或中间加 光管）+盲管+管外封隔器+分级箍+套管串 +联顶节。多用于水平井完井。
固井技术
.
1
目
录
一、基本概念 二、固井工艺技术 三、水泥浆体系 四、固井施工与过程控制 五、影响固井质量的因素
.
2
一、基本概念
在已经钻成的井眼内下入一定尺寸的套管串，
1、固井
并在套管串与井壁之间环形空间注入水泥浆进行封 固的作业。
2、固
井 特 点
①是一次性工程
②是隐蔽性工程 ③是一项复杂的工程 ④是成本消耗大、花钱多的工程 ⑤是整个采油工程中的一道关键工序
. 29
1、普通水泥浆体系
不同水灰比、不掺 入任何外加剂、外掺料 的油井水泥浆体系。一 般应用导管、表层和浅 井。也可以应用到一般
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第二章 井身结构设计与固井
前次课内容回顾：
完井概念： 完井工程内容:
使井眼与油气储集层（产层、生产层） 连通的工序（Well Completion）， 联系钻井和采油生产的一个关键环节。
钻开储集层（生产层）； 下套管、注水泥固井，射孔、生产管柱、完井测试、防砂排液； 确定完井井底结构，使井眼与产层连通； 安装井底和井口装置，投产措施等；
• 若 P PN ，不卡，D21为中间套管下入深度D2。 • 若 P PN ，会卡，中间套管应小于初选点深度，
需根据压差卡钻条件确定中间套管的下深。
16
第二章 井身结构设计与固井
（2）求压差 PN 条件下允许
的最大地层压力 pper pp er0.0 0P N9 D m 8i n1pmi nSb 在地层压力曲线上找出 pper
25
第二章 井身结构设计与固井
六、套管尺寸和井眼尺寸选择
目前我国使用最多的套管/钻头系列是：
(2"6)2"0(1712")13 38"(1214")958"(812")7"(578")412"
套管和井眼尺寸确定一般是由内到外进行
根据采油要求
油层套管尺寸
匹配钻头
……
套管与井眼间间隙与井身质量、固井水泥环强度要求、下套 管时井内波动压力、套管尺寸等因素有关，9.5mm ～ 19mm。
由： fE
p2 Sb Sf
D2 D1
Sk
1.4350.0360.03 32000.06 D1
试取 D1 = 850 m , 代入上式计算得 fE1.73g7/cm3
由ρf曲线查得
f8 5 0 1 .7 4 g/c m 3 , fEf8 5 0,
故确定 D1 = 850 m。
因ΔP ＞ ΔPN = 12 MPa, 故中间套管下深应浅于初选点。
p p e r 9 . 8 1 1 P 0 N 3 D m i n p m i n S b 0 . 0 0 9 8 1 1 2 3 0 5 0 1 . 0 7 0 . 0 3 6 1 . 4 3 5 g / c m 3
1
第二章 井身结构设计与固井
内容回顾：第一章 完井的工程地质基础
一、储层岩性特征： 主要碎屑岩和碳酸岩
少量岩浆岩和变质岩，甚至页岩
二、储层物性：
孔隙度、渗透率、孔隙结构、润湿性
三、储层流体：
油、气、水
四、油气藏分类： 孔隙、裂缝、裂缝孔隙、孔隙裂缝、洞隙
块状、层状、断块、透镜体油藏 常规油、稠油、高凝油藏
4、尾管（衬管） —Liner 7
第二章 井身结构设计与固井
例：克拉2气田井身结构实施方案
28″导管 26″x300m
18-5/8″x300m
16″x2600m 13-3/8″x2600m
12-1/4″x 封白云岩 10-3/4″x100m+9-7/8″x封白云岩
8-1/2″*目的层
7″尾管*目的层
五、地应力概念与确定： 岩层内部产生反抗变形、并作用
在地壳单位面积上的力 2
第二章 井身结构设计与固井
主要内容: — 井身结构设计 — 套管柱设计 — 注水泥技术 — 套管损坏与防护
oil zone
一开 表层套管
二开 中间套管
(技术套管)
三开 生产套管
(油层套管) 3
第二章 井身结构设计与固井
井身结构—油井基础，全井骨架 固井工程—套管柱设计和注水泥 不仅关系全井能否顺利钻进完井， 而且关系能否顺利生产和寿命。 2019年3月25日，重庆开县罗家2井， 套管破损，地下井漏， H2S喷出， 12000人紧急疏散，2口井报废。
5
第二章 井身结构设计与固井
第一节 井身结构设计 内容：套管层次； 每层套管下深； 套管和井眼尺寸配合。
一、套管的分类及作用 二、井身结构设计原则 三、井身结构设计基础数据 四、裸眼井段应满足力学平衡 五、井身结构设计方法（举例） 六、套管尺寸和井眼尺寸选择
6
第二章 井身结构设计与固井
一、套管的分类及作用
15
第二章 井身结构设计与固井
2、验证中间套管下到 深度D21是否被卡 （1）首先求裸眼可能存在的最大静压差：
P (p m a x S b p m i n ) D m i n 0 .0 0 9 8 1
ρ pmax ：钻进至D21遇到的 最大地层压力当量泥浆密度。
Dmin ：最小地层孔隙压力所处的井深，m
由 f pm aS xbSgSf
计算出ρ f ，在破裂压力曲线
查出ρf 所在的井深 D21 ， 即为中间套管下入井深初选点。
14
第二章 井身结构设计与固井
（2）考虑可能发生井涌
由 fp m a x S b S f S k D p m a x/D 2 1
试算法求ρf 先试取一个D21 ，计算ρf ， 将计算ρf 与查图ρf’ 比较， ρf ≤ ρf’ ，D21为中间套管初选点 否则，重新试算。 一般情况下，在新探区，取以上 两种条件下较大值。
则 D31 为尾管初选点，否则重试。
18
第二章 井身结构设计与固井
4、校核尾管下到 D31 是否被卡 校核方法同 2，△P N 换成△P A
5、计算表层套管下入深度 D1
根据 D2 处地层压力 p 2 ，
计算若钻进到 D2 发生井涌关井，
表层套管鞋处承受压力当量密度：
fEp2SbSf D D1 2Sk
D p min ——最小地层孔隙压力所处的井深，m
f min ——裸眼段最小地层破裂压力的当量泥浆密度， g / cm3
fc 1 ——套管鞋处地层破裂压力的当量泥浆密度， g / cm3
D c 1 ——套管下入深度，m
13
第二章 井身结构设计与固井
五、井身结构设计方法
1、求中间套管下入深度初选点 D21 （1）不考虑发生井涌
f 2.040.0360.030.064250/3400
2.181g/cm 3
由破裂压力曲线查得
f34 02 0.1g 9 /c3 m , f f3400
且接近，故确定 D21 = 3400 m 。
21
第二章 井身结构设计与固井
（2）校核中间套管是否会被卡
由ρ P曲线，钻进到深度 D21 =3400 m时，
遇到最大地层压力 p3400=1.57g/cm3
因 p m in 1 .0 7 g /c m 3 ,D m in 3 0 5 0 m
由 P (p m a x S b p m i n ) D m i n 0 .0 0 9 8 1
P ( 1 . 5 7 0 . 0 3 6 1 . 0 7 ) 3 0 5 0 0 . 0 0 9 8 1 1 6 . 0 3 7 M P a
查得 pper =1.435 对应 D2 = 3200 m。
22
第二章 井身结构设计与固井
（3）确定尾管下深的初选点 D31
由ρf曲线查得： f32002.15g/cm3
由：pper
f 2
Sb Sf
D31 D2
Sk
2.150.0360.03 D31 0.06 3200
8
第二章 井身结构设计与固井
9
第二章 井身结构设计与固井
二、井身结构设计原则 1、有效保护油气层 2、有效避免漏、喷、塌、卡等井 下复杂事故，安全、快速钻井 3、井涌时，有压井处理溢流能力 4、下套管顺利，不压差卡套管
10
第二章 井身结构设计与固井
三、井身结构设计基础数据
• 4个剖面：
孔隙压力剖面 破裂压力剖面 坍塌压力剖面 漏失压力剖面
(1 .9 4 0 .0 3 6 1 .4 3 5 ) 3 2 0 0 0 .0 0 9 8 1 1 6 .9 8 M P a
因为
P P A18M P a，
故确定尾管下深为 D3 = D31 = 3900m 。
24
第二章 井身结构设计与固井
（5）确定表层套管下深 D1
试算：试取 D1，
计算 fE ≤查得ρ fE,确定 D1
否则重试。
19
第二章 井身结构设计与固井
设计举例
某井设计井深为 4400 m；
地层孔隙压力梯度和破裂
压力梯度 剖面如图 。
试进行该井井身结构设计。
给定设计系数： Sb = 0.036 ；
Sg = 0.04 ；
Sk = 0.06 ；
Sf = 0.03 ；
8-1/2″*目的层
7″尾管*目的层
28
第; 20"
第二章 井身结构设计与固井
四、裸眼井段应满足的力学平衡
（1）防井涌
d pmax Sb
（2）防压差卡套管
(d m a xp m in ) D p m in 0 .0 0 9 8 1 P
（3）防井漏
dm axSgSf fm in
（4）防关井井漏
d m a x S f S k D p m a x/D c 1fc 1
试取 D31 =3900m，得 pper 2.01g/cm3
由ρp曲线， p39001.94pper2.01g/cm 3
故确定初选点 D31 = 3900 m.
23
第二章 井身结构设计与固井
（4）校核是否会卡尾管
计算压差：
P (p m a x S bp m in ) D m in 0 .0 0 9 8 1
目前，根据套管层次不同，已基本形成了较稳定的系列。
26
第二章 井身结构设计与固井
前次课内容回顾：
完井概念： 完井工程内容:
使井眼与油气储集层（产层、生产层） 连通的工序（Well Completion）， 联系钻井和采油生产的一个关键环节。
钻开储集层（生产层）； 下套管、注水泥固井，射孔、生产管柱、完井测试、防砂排液； 确定完井井底结构，使井眼与产层连通； 安装井底和井口装置，投产措施等；
• 若 P PN ，不卡，D21为中间套管下入深度D2。 • 若 P PN ，会卡，中间套管应小于初选点深度，
需根据压差卡钻条件确定中间套管的下深。
16
第二章 井身结构设计与固井
（2）求压差 PN 条件下允许
的最大地层压力 pper pp er0.0 0P N9 D m 8i n1pmi nSb 在地层压力曲线上找出 pper
25
第二章 井身结构设计与固井
六、套管尺寸和井眼尺寸选择
目前我国使用最多的套管/钻头系列是：
(2"6)2"0(1712")13 38"(1214")958"(812")7"(578")412"
套管和井眼尺寸确定一般是由内到外进行
根据采油要求
油层套管尺寸
匹配钻头
……
套管与井眼间间隙与井身质量、固井水泥环强度要求、下套 管时井内波动压力、套管尺寸等因素有关，9.5mm ～ 19mm。
由： fE
p2 Sb Sf
D2 D1
Sk
1.4350.0360.03 32000.06 D1
试取 D1 = 850 m , 代入上式计算得 fE1.73g7/cm3
由ρf曲线查得
f8 5 0 1 .7 4 g/c m 3 , fEf8 5 0,
故确定 D1 = 850 m。
因ΔP ＞ ΔPN = 12 MPa, 故中间套管下深应浅于初选点。
p p e r 9 . 8 1 1 P 0 N 3 D m i n p m i n S b 0 . 0 0 9 8 1 1 2 3 0 5 0 1 . 0 7 0 . 0 3 6 1 . 4 3 5 g / c m 3
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第二章 井身结构设计与固井
内容回顾：第一章 完井的工程地质基础
一、储层岩性特征： 主要碎屑岩和碳酸岩
少量岩浆岩和变质岩，甚至页岩
二、储层物性：
孔隙度、渗透率、孔隙结构、润湿性
三、储层流体：
油、气、水
四、油气藏分类： 孔隙、裂缝、裂缝孔隙、孔隙裂缝、洞隙
块状、层状、断块、透镜体油藏 常规油、稠油、高凝油藏
4、尾管（衬管） —Liner 7
第二章 井身结构设计与固井
例：克拉2气田井身结构实施方案
28″导管 26″x300m
18-5/8″x300m
16″x2600m 13-3/8″x2600m
12-1/4″x 封白云岩 10-3/4″x100m+9-7/8″x封白云岩
8-1/2″*目的层
7″尾管*目的层
五、地应力概念与确定： 岩层内部产生反抗变形、并作用
在地壳单位面积上的力 2
第二章 井身结构设计与固井
主要内容: — 井身结构设计 — 套管柱设计 — 注水泥技术 — 套管损坏与防护
oil zone
一开 表层套管
二开 中间套管
(技术套管)
三开 生产套管
(油层套管) 3
第二章 井身结构设计与固井
井身结构—油井基础，全井骨架 固井工程—套管柱设计和注水泥 不仅关系全井能否顺利钻进完井， 而且关系能否顺利生产和寿命。 2019年3月25日，重庆开县罗家2井， 套管破损，地下井漏， H2S喷出， 12000人紧急疏散，2口井报废。
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第二章 井身结构设计与固井
第一节 井身结构设计 内容：套管层次； 每层套管下深； 套管和井眼尺寸配合。
一、套管的分类及作用 二、井身结构设计原则 三、井身结构设计基础数据 四、裸眼井段应满足力学平衡 五、井身结构设计方法（举例） 六、套管尺寸和井眼尺寸选择
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第二章 井身结构设计与固井
一、套管的分类及作用
15
第二章 井身结构设计与固井
2、验证中间套管下到 深度D21是否被卡 （1）首先求裸眼可能存在的最大静压差：
P (p m a x S b p m i n ) D m i n 0 .0 0 9 8 1
ρ pmax ：钻进至D21遇到的 最大地层压力当量泥浆密度。
Dmin ：最小地层孔隙压力所处的井深，m
由 f pm aS xbSgSf
计算出ρ f ，在破裂压力曲线
查出ρf 所在的井深 D21 ， 即为中间套管下入井深初选点。
14
第二章 井身结构设计与固井
（2）考虑可能发生井涌
由 fp m a x S b S f S k D p m a x/D 2 1
试算法求ρf 先试取一个D21 ，计算ρf ， 将计算ρf 与查图ρf’ 比较， ρf ≤ ρf’ ，D21为中间套管初选点 否则，重新试算。 一般情况下，在新探区，取以上 两种条件下较大值。
则 D31 为尾管初选点，否则重试。
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第二章 井身结构设计与固井
4、校核尾管下到 D31 是否被卡 校核方法同 2，△P N 换成△P A
5、计算表层套管下入深度 D1
根据 D2 处地层压力 p 2 ，
计算若钻进到 D2 发生井涌关井，
表层套管鞋处承受压力当量密度：
fEp2SbSf D D1 2Sk
D p min ——最小地层孔隙压力所处的井深，m
f min ——裸眼段最小地层破裂压力的当量泥浆密度， g / cm3
fc 1 ——套管鞋处地层破裂压力的当量泥浆密度， g / cm3
D c 1 ——套管下入深度，m
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第二章 井身结构设计与固井
五、井身结构设计方法
1、求中间套管下入深度初选点 D21 （1）不考虑发生井涌
f 2.040.0360.030.064250/3400
2.181g/cm 3
由破裂压力曲线查得
f34 02 0.1g 9 /c3 m , f f3400
且接近，故确定 D21 = 3400 m 。
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第二章 井身结构设计与固井
（2）校核中间套管是否会被卡
由ρ P曲线，钻进到深度 D21 =3400 m时，
遇到最大地层压力 p3400=1.57g/cm3
因 p m in 1 .0 7 g /c m 3 ,D m in 3 0 5 0 m
由 P (p m a x S b p m i n ) D m i n 0 .0 0 9 8 1
P ( 1 . 5 7 0 . 0 3 6 1 . 0 7 ) 3 0 5 0 0 . 0 0 9 8 1 1 6 . 0 3 7 M P a
查得 pper =1.435 对应 D2 = 3200 m。
22
第二章 井身结构设计与固井
（3）确定尾管下深的初选点 D31
由ρf曲线查得： f32002.15g/cm3
由：pper
f 2
Sb Sf
D31 D2
Sk
2.150.0360.03 D31 0.06 3200
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第二章 井身结构设计与固井
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第二章 井身结构设计与固井
二、井身结构设计原则 1、有效保护油气层 2、有效避免漏、喷、塌、卡等井 下复杂事故，安全、快速钻井 3、井涌时，有压井处理溢流能力 4、下套管顺利，不压差卡套管
10
第二章 井身结构设计与固井
三、井身结构设计基础数据
• 4个剖面：
孔隙压力剖面 破裂压力剖面 坍塌压力剖面 漏失压力剖面
(1 .9 4 0 .0 3 6 1 .4 3 5 ) 3 2 0 0 0 .0 0 9 8 1 1 6 .9 8 M P a
因为
P P A18M P a，
故确定尾管下深为 D3 = D31 = 3900m 。
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第二章 井身结构设计与固井
（5）确定表层套管下深 D1
试算：试取 D1，
计算 fE ≤查得ρ fE,确定 D1
否则重试。
19
第二章 井身结构设计与固井
设计举例
某井设计井深为 4400 m；
地层孔隙压力梯度和破裂
压力梯度 剖面如图 。
试进行该井井身结构设计。
给定设计系数： Sb = 0.036 ；
Sg = 0.04 ；
Sk = 0.06 ；
Sf = 0.03 ；
8-1/2″*目的层
7″尾管*目的层
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第; 20"
第二章 井身结构设计与固井
四、裸眼井段应满足的力学平衡
（1）防井涌
d pmax Sb
（2）防压差卡套管
(d m a xp m in ) D p m in 0 .0 0 9 8 1 P
（3）防井漏
dm axSgSf fm in
（4）防关井井漏
d m a x S f S k D p m a x/D c 1fc 1
试取 D31 =3900m，得 pper 2.01g/cm3
由ρp曲线， p39001.94pper2.01g/cm 3
故确定初选点 D31 = 3900 m.
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第二章 井身结构设计与固井
（4）校核是否会卡尾管
计算压差：
P (p m a x S bp m in ) D m in 0 .0 0 9 8 1
目前，根据套管层次不同，已基本形成了较稳定的系列。
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第二章 井身结构设计与固井