固井与完井

第七章 固井与完井 §7-1 井身结构设计
三、井身结构设计的基础数据
•地层岩性剖面、地层孔隙压力剖面、地层破裂压 力剖面、地层坍塌压力剖面。 •6个设计系数： 抽吸压力系数Sb；0.024 ～0.048 g/cm3 激动压力系数Sg；0.024 ～0.048 g/cm3 压裂安全系数Sf； 0.03 ～0.06 g/cm3 井涌允量Sk；： 0.05 ～0.08 g/cm3 压差允值p； PN: 15～18 MPa ，
2、生产套管（油层套管）
主要用途：用以保护生产层，提供油气生产通道。 下深位置：由目的层位置及完井方式而定。
3、中间套管（技术套管） 在表层套管和生产套管之间由于技术要求下入的套管，可 以是一层、两层或更多层。 主要用来封隔不同地层压力层系或易漏、易塌、易卡等井下 复杂地层。 4、尾管（衬管） 是在已下入一层技术套管后采用，即在裸眼井段下套管、注 水泥，而套管柱不延伸到井口。 减轻下套管时钻机的负荷和固井后套管头负荷；节省套管 和水泥。 一般深井和超深井。
ρdmax----裸眼井段内使用的最大钻井液密度，g/cm3； ρpmax----裸眼井段钻遇的最大地层压力的当量泥浆密度，g/cm3； Dpmax----最大地层孔隙压力所处的井深，m； ρpmin----裸眼井段钻遇的最小地层压力的当量泥浆密度，g/cm3； Dpmin----最小地层孔隙压力所处的最大井深，m； ρfmin----裸眼井段最小地层破裂压力的当量泥浆密度，g/cm3； Dc1----套管下入深度，m； ρfc1----套管鞋处地层破裂压力的当量泥浆密度， g/cm3；

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第七章 固井与完井 §7-1 井身结构设计
若△P > △PN ，则中间套管深度应小于假定点深度。需根据 压差卡钻条件确定中间套管下深。 求在压差△PN 下所允许的最大地层压力：
pper
p N 0.00981 Dmin
p min Sb
在地层压力曲线上找出ρpper 所在的深度即为中间套管下 深D2。
3、求钻井尾管下入深度的假定点D31 根据中间套管鞋处的地层破裂压力当量密度ρf2 ，求出 继续向下钻进时裸眼井段所允许的最大地层压力当量 密度：
第七章 固井与完井 §7-1 井身结构设计
pper f 2 Sb S f
D31 D2
Sk
用试算法求D31。试取一个D31，计算出ρpper ，与D31处 的实际地层压力当量密度比较，若计算值与实际值接 近，且略大于实际值，则确定为尾管下深假定点；否 则，另取D31进行试算 。 4、校核尾管下入到D31是否有被卡的危险 校核方法与中间套管的校核方法相同。只是将压差允 值△PN 变为△PA 。
五、井身结构设计方法
第七章 固井与完井 §7-1 井身结构设计
1、求中间套管下入深度的假定点 （1）不考虑发生井涌 由 ρf =ρpmax+ Sb + Sg + Sf ρdmax 计算出ρf ，在破裂压力曲线上查出ρf 所在的井深D21 ，即 为中间套管下深假定点。 （2）考虑可能发生井涌 由 ρf =ρpmax+Sb+ Sf + Sk ×Dpmax/ D21 用试算法求 D21；先试取一个D21，计算ρf ；将计算 出的ρf 与D21处查得的ρf 进行比较，若计算值与实际值相 差不大且略小于实际值，可以确定D21为中间套管假定点。 否则，重新进行试算。 一般情况下，在新探区，取以上（1）、（2）两种 条件下D21较大的值。
2、验证中间套管下到深度D21是否有被卡的危险 首先求出裸眼中可能存在的最大静压差： △P=(ρpmax1+Sb -ρpmin)×Dmin×0.00981 ρpmax1----钻进至D21遇到的最大地层压力当量密度，g/cm3。 Dmin----最小地层孔隙压力所对应的井深，m；（当有多个最小 地层压力点时，取最大井深。） 若△P < △PN ，则确定D21为中间套管的下入深度D2。
第七章 固井与完井 §7-1 井身结构设计
二、井身结构设计的原则
1、有效地保护油气层； 2、有效避免漏、喷、塌、卡等井下复杂事故的发 生，保证安全、快速钻进； 3、钻下部地层采用重钻井液时产生的井内压力， 不致压裂上层套管鞋处最薄弱的裸露地层； 4、下套管过程中，井内钻井液液柱压力和地层压 力间的压差不致于压差卡套管； 5、当实际地层压力超过预测值而发生井涌时，在 一定压力范围内，具有压井处理溢流的 能力。
第七章 固井与完井 §7-1 井身结构设计
5、计算表层套管下入深度D1 根据中间套管鞋处的地层压力当量密度ρp2 ，计算出若 钻进到深度D2发生井涌关井时，表层套管鞋D1处所承 受的井内压力的当量密度：
fE p 2 S b S f
主要包括套管层次和每层套管的下深， 各层套管外水泥返高，以及套管和井眼 尺寸的配合。
一、套管的分类和作用
1、表层套管
主要用途：
封隔地表浅水层及浅部疏松和复杂地层； 安装井口、悬挂和支撑后续各层套管。 下深位置： 根据钻井的目的层深度和地表状况而定， 一般为上百米甚至上千米
第七章 固井与完井 §7-1 井身结构设计
PA： 21～23 MPa
第七章 固井与完井 §7-1 井身结构设计
四、裸眼井段应满足的力学平衡条件
（1） ρdmax≥ρpmax+ Sb 防井涌 （2） (ρdmax-ρpmin)×Dpmin×0.00981≤△P 防压差卡钻 （3） ρdmax+ Sg + Sf ≤ρfmin 防井漏 （4） ρdmax+ Sf + Sk ×Dpmax/ Dc1≤ρfc1 防关井井漏 其中：
第七章 固井和完井
§7-1 井身结构设计
§7-2 套管柱设计 §7-3 注水泥技术 §7-4 完井技术
§7-1 井身结构设计
一、套管的分类作用 二、井身结构设计的原则 三、井身结构设计的基础数据 四、裸眼井段应满足的力学平衡条件 五、井身结构设计方法 六、设计举例 七、套管尺寸与钻头尺寸的选择
第七章 固井与完井 §7-1 井身结构设计