套管柱设计
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Tb1=L1×q1×KB=159.93KN 实际安全系数ST1=
[Tb1]/Tb1=2860.2/159.93=17.88>1.8(安全) 3) 按抗挤强度选择第三段及校核第二段 根据第二段套管的选材选取第三段套管， 故选取与第二段套管同钢级，壁厚稍薄的N80 LTC 壁厚9.17mm的套管。 可知[pc3]=60.88Mpa，则第三段下深： 取第三段下深D3=2300m 则实际抗挤安全系数SC3= [pc3]/pc3=1.173>1.125(安全) 校核第二段：
上第三系广华寺组 930 840 杂色粘土岩、砾状砂岩、
砂砾岩
荆河镇组 1760 830 灰、绿灰色泥岩底部夹油 页岩
新 生 界下
第 三潜 系江
组
潜一段 潜二段 潜三段
41
2170 410 膏岩韵律层段及砂泥岩互 层段
2570 400 盐岩、油浸泥岩、石膏质 泥岩、泥岩组成的韵律层
3070 500 灰色泥岩夹粉砂岩、盐 岩、油浸泥岩、泥岩
套
规范
长
重量
安全系数
管井
度 钢 壁厚
程段 序m
m 级 mm
尺 寸 mm
扣 型
单位 段 累 重
重力 N/m
重 104N
104N
抗 拉
表0～ 套150
339.7 STC 150
J55 10.92 890.2 13.3 13.35 178.5
0～ 2300
139.7
LTC
2300
N80
9.17 291.9 67.1 109.9 2.08
3120 50
灰色泥岩夹粉砂岩
41下 3160 40 盐岩、油浸泥岩、泥岩组
成的韵律层段 潜 四 40 3180 20 盐岩、油浸泥岩、泥岩组
上
成的韵律层段
40中 3330 150 盐岩、油浸泥岩、泥岩组
成的韵律层段
40下 3380 50 盐岩、油浸泥岩、泥岩组
成的韵律层段
42 3410 30
灰色泥岩夹粉砂岩
2) 第二段套管设计以及第一段套管校核 选取与第一段壁厚相同，钢级低一级的套管，
即N-80 LTC 壁厚 10.54mm 查表知[pc2]=76.945Mpa,可推算出第二段套管
下深： D2==3031m
取实际下深为3000m 实际抗挤安全系数:
SC2=[pc2]/pc2==1.136>1.125(安全) 校核第一段抗拉强度： 第一段长度L1=D1-D2=3574-3000=574m 浮力系数KB=1-ρm2/ρo= 则第一段套管顶部拉力载荷：
完井工程大作业二
一口井套管柱设计
班级：油工10801班
姓名： 李 彪
学号： 200806866
序号：
17
完井工程大作业二：一口井套管柱设计
1基本数据
1)井号：广斜-1井； 2)井别：开发井； 3)井型：定向井
2设计地层剖面
地层时代
设计地层/m
岩性简述
界 系 组 段 层 井深 厚度
第四系平原组 90 90 黄色粘土、砾石、流砂层
根据第三段下深可知第二段长度L2=D2D3=700m 则第二段顶端拉力载荷： 第三段实际抗拉安全系数：
(安全) 由于第三段的下深已在水泥面以上，故是时 候考虑抗拉强度了 4) 按抗拉强度设计第三段套管 按抗拉强度设计计算第三段套管长度： 取L3=2900m 则三段套管总长L=L1+L2+L3=4171>3574m 故按抗挤强度计算的第三段套管以满足要 求，对第三段进行抗拉强度校核：
要求要有明确的步骤和四步计算过程(已知条件、计算公 式、数据带入、计算结果)，最后按下表给出全井设计结果：
套 管井 程段 序m
规范
长 度
重量
安全系 数
m 钢壁
尺 寸 mm
扣 型
级厚 单 mm 位
段 重
累 重
抗
抗
抗 内
重 N/m
104N
104N
拉
挤
压
表0 套～
339.7 STC
J55
0 油～ 套～
～
L3=D-L1-L2=2300m Tb3=Tb2+KBq3L3=912.21KN ST3=[Tb3]/Tb3=2.08>1.8(安全) 5) 全套管抗内压强度校核 以井口防喷器额定压力作为全套管内压力可 算作内压力极限情况，故取pr=21Mpa,则： Si1=[pri1]/pr=4.32>1.10(安全)； Si2=[pri2]/pr=3.24>1.10(安全)； Si3=[pri3]/pr=3.01>1.10(安全)。
1) 第一段套管设计 二开钻井液密度ρm2=1.32g/cm3。上覆岩层当量 密度ρo=2.3g/cm3
故取上覆岩层密度计算套管全体最大外挤 压力;套管下深为3574m，则套管全体最大外挤压 力：
Pc1=0.00981×ρoD1Sc=90.72Mpa 查表后选取P-110 LTC 壁厚10.54mm的套管
KB=1-=1-=0.86 查表知套管线重：q=0.8902KN/m 则在井口断面的轴向拉力载荷 Tb==0.86×0.8902×150=114.83KN
实际抗拉安全系数St= [Tb]/Tb=2646.7/114.83=178.46>1.6(安
全) 二.油套设计
设计方法：油套下深太大，因此需分段设计。 对于抗内压无要求，故只需在设计完毕之后进行 校核即可。下部套管在底层深处，主要受外挤压 力，故按抗挤强度设计，以抗拉强度校核。套管 上部主要受轴向拉力作用，故当设计段变为自由 套管时要以抗拉强度为设计标准。
10.618
2646.7
J55
STC 12.19 339.7 992.4 23.787
13.445
3002.5
N80
LTC
7.72
139.7 248.1 53.365
43.299
1548.0
N- LTC 9.17 139.7 291.9 63.363 60.881 1903.8 80
N- LTC 10.54 139.7 335.7 68.120 76.945 2233.0 80
42下 3450 40 盐岩、油浸泥岩、泥岩组
成的韵律层段
43 3500 50
灰色泥岩夹粉砂岩
潜4下 3525 (25) 盐岩、油浸泥岩、泥岩组
成的韵律层段
注：1）井深为垂直井深，井深、厚度单位均为米；
3井身结构如图所示
4套管柱设计有关数据和要求
表层套管：下深150m，外径Φ339.7mm，一开钻井液密度 1.1g/cm3，防喷器额定压力21Mpa,安全系数:抗挤Sc=1.0，抗 拉St=1.6，抗内压Si=1.0。要求表层套管的抗内压强度接近防 喷器的额定压力，套管钢级用J-55，套管性能见下表。
139.7 LTC
139.7 LTC 139.7 LTC
套管性能表
钢扣 级型
壁厚 /mm
外径 /mm
名义重 量 /N/m
抗内压 强度 /MPa
抗外挤强 度 /MPa
抗拉强 度 /KN
源自文库
J- STC 9.65 339.7 795.4 18.823 7.791 2286.4 55
J55
STC 10.92 339.7 890.2 21.305
油层套管：下深3574m，外径Φ139.7mm，二开最大钻井液 密度1.32g/cm3，安全系数:抗挤Sc=1.125，抗拉St=1.80(考虑 浮力)，抗内压Si=1.10。由于地层主要为盐岩、泥岩，易塑性 流动和膨胀，外挤载荷要求按上覆岩层压力的当量密度 2.3g/cm3来计算，按直井(井斜角小)和单向应力来设计，套管 钢级选N-80、P-110。
Φ241.3×1000m
广斜－1井井身结构示意图
套管柱设计
一.表套设计
设计方法：由于表套仅须下150m，故无需分
段设计。表套主要左右为封固表层平原组和部分
广华寺组的疏松浅层，并要在其上安装井口防喷
装置，因此表层套管可能的最大载荷是溢流关井
时的井口内压力，井口是危险断面。设计应主要
考虑井口抗内压，防止溢流关井时井口套管承受
高压而爆裂，然后再校核抗挤和抗拉。
1)抗内压强度设计 按设计要求以防喷器额定压力为井口压力，
则表套在井口内压载荷为21Mpa,pi=21Mpa 。 根据已给套管性能表，取表套为J-55 STC
壁厚10.92mm的套管。[pi]=21.305MPa 则实际安全系数Si=
[pi]/pi=21.305/21=1.01>1(安全) 2)抗挤校核 一开钻井液密度：ρm1=1.10g/cm3，套 管下深：D=150m，则套管底部的外挤压 力：pc =0.00981ρm1D=1.62Mpa 实际抗挤安全系Sc=[pc]/p c=10.618/1.62=6.55>1.0(安全) 3)抗拉校核 已知钻井液密度和钢材密度可求得浮力 系数：
油～ 套3000
139.7
LTC
700
N80 10.54 335.7 23.5 42.8
6.29
～ 3574
139.7
LTC
574
P110 10.54 335.7 19.3
19.3
17.88
P- LTC 110
7.72
139.7 248.1 73.360
51.573
1979.5
P- LTC 9.17 139.7
110
291.9 87.150 76.532 2437.6
P110
LTC
10.54
139.7
335.7
90.735
100.250
2860.2
一开 井眼外径：Φ444.5㎜ 钻达井深：153m 套管外径：Φ339.7㎜ 套管下深：150m 水泥返深： 地面 二开 井眼外径：Φ215.9㎜ 钻达井深：3579m 套管外径：Φ139.7㎜ 套管下深：3574m 水泥返深： 2850m
[Tb1]/Tb1=2860.2/159.93=17.88>1.8(安全) 3) 按抗挤强度选择第三段及校核第二段 根据第二段套管的选材选取第三段套管， 故选取与第二段套管同钢级，壁厚稍薄的N80 LTC 壁厚9.17mm的套管。 可知[pc3]=60.88Mpa，则第三段下深： 取第三段下深D3=2300m 则实际抗挤安全系数SC3= [pc3]/pc3=1.173>1.125(安全) 校核第二段：
上第三系广华寺组 930 840 杂色粘土岩、砾状砂岩、
砂砾岩
荆河镇组 1760 830 灰、绿灰色泥岩底部夹油 页岩
新 生 界下
第 三潜 系江
组
潜一段 潜二段 潜三段
41
2170 410 膏岩韵律层段及砂泥岩互 层段
2570 400 盐岩、油浸泥岩、石膏质 泥岩、泥岩组成的韵律层
3070 500 灰色泥岩夹粉砂岩、盐 岩、油浸泥岩、泥岩
套
规范
长
重量
安全系数
管井
度 钢 壁厚
程段 序m
m 级 mm
尺 寸 mm
扣 型
单位 段 累 重
重力 N/m
重 104N
104N
抗 拉
表0～ 套150
339.7 STC 150
J55 10.92 890.2 13.3 13.35 178.5
0～ 2300
139.7
LTC
2300
N80
9.17 291.9 67.1 109.9 2.08
3120 50
灰色泥岩夹粉砂岩
41下 3160 40 盐岩、油浸泥岩、泥岩组
成的韵律层段 潜 四 40 3180 20 盐岩、油浸泥岩、泥岩组
上
成的韵律层段
40中 3330 150 盐岩、油浸泥岩、泥岩组
成的韵律层段
40下 3380 50 盐岩、油浸泥岩、泥岩组
成的韵律层段
42 3410 30
灰色泥岩夹粉砂岩
2) 第二段套管设计以及第一段套管校核 选取与第一段壁厚相同，钢级低一级的套管，
即N-80 LTC 壁厚 10.54mm 查表知[pc2]=76.945Mpa,可推算出第二段套管
下深： D2==3031m
取实际下深为3000m 实际抗挤安全系数:
SC2=[pc2]/pc2==1.136>1.125(安全) 校核第一段抗拉强度： 第一段长度L1=D1-D2=3574-3000=574m 浮力系数KB=1-ρm2/ρo= 则第一段套管顶部拉力载荷：
完井工程大作业二
一口井套管柱设计
班级：油工10801班
姓名： 李 彪
学号： 200806866
序号：
17
完井工程大作业二：一口井套管柱设计
1基本数据
1)井号：广斜-1井； 2)井别：开发井； 3)井型：定向井
2设计地层剖面
地层时代
设计地层/m
岩性简述
界 系 组 段 层 井深 厚度
第四系平原组 90 90 黄色粘土、砾石、流砂层
根据第三段下深可知第二段长度L2=D2D3=700m 则第二段顶端拉力载荷： 第三段实际抗拉安全系数：
(安全) 由于第三段的下深已在水泥面以上，故是时 候考虑抗拉强度了 4) 按抗拉强度设计第三段套管 按抗拉强度设计计算第三段套管长度： 取L3=2900m 则三段套管总长L=L1+L2+L3=4171>3574m 故按抗挤强度计算的第三段套管以满足要 求，对第三段进行抗拉强度校核：
要求要有明确的步骤和四步计算过程(已知条件、计算公 式、数据带入、计算结果)，最后按下表给出全井设计结果：
套 管井 程段 序m
规范
长 度
重量
安全系 数
m 钢壁
尺 寸 mm
扣 型
级厚 单 mm 位
段 重
累 重
抗
抗
抗 内
重 N/m
104N
104N
拉
挤
压
表0 套～
339.7 STC
J55
0 油～ 套～
～
L3=D-L1-L2=2300m Tb3=Tb2+KBq3L3=912.21KN ST3=[Tb3]/Tb3=2.08>1.8(安全) 5) 全套管抗内压强度校核 以井口防喷器额定压力作为全套管内压力可 算作内压力极限情况，故取pr=21Mpa,则： Si1=[pri1]/pr=4.32>1.10(安全)； Si2=[pri2]/pr=3.24>1.10(安全)； Si3=[pri3]/pr=3.01>1.10(安全)。
1) 第一段套管设计 二开钻井液密度ρm2=1.32g/cm3。上覆岩层当量 密度ρo=2.3g/cm3
故取上覆岩层密度计算套管全体最大外挤 压力;套管下深为3574m，则套管全体最大外挤压 力：
Pc1=0.00981×ρoD1Sc=90.72Mpa 查表后选取P-110 LTC 壁厚10.54mm的套管
KB=1-=1-=0.86 查表知套管线重：q=0.8902KN/m 则在井口断面的轴向拉力载荷 Tb==0.86×0.8902×150=114.83KN
实际抗拉安全系数St= [Tb]/Tb=2646.7/114.83=178.46>1.6(安
全) 二.油套设计
设计方法：油套下深太大，因此需分段设计。 对于抗内压无要求，故只需在设计完毕之后进行 校核即可。下部套管在底层深处，主要受外挤压 力，故按抗挤强度设计，以抗拉强度校核。套管 上部主要受轴向拉力作用，故当设计段变为自由 套管时要以抗拉强度为设计标准。
10.618
2646.7
J55
STC 12.19 339.7 992.4 23.787
13.445
3002.5
N80
LTC
7.72
139.7 248.1 53.365
43.299
1548.0
N- LTC 9.17 139.7 291.9 63.363 60.881 1903.8 80
N- LTC 10.54 139.7 335.7 68.120 76.945 2233.0 80
42下 3450 40 盐岩、油浸泥岩、泥岩组
成的韵律层段
43 3500 50
灰色泥岩夹粉砂岩
潜4下 3525 (25) 盐岩、油浸泥岩、泥岩组
成的韵律层段
注：1）井深为垂直井深，井深、厚度单位均为米；
3井身结构如图所示
4套管柱设计有关数据和要求
表层套管：下深150m，外径Φ339.7mm，一开钻井液密度 1.1g/cm3，防喷器额定压力21Mpa,安全系数:抗挤Sc=1.0，抗 拉St=1.6，抗内压Si=1.0。要求表层套管的抗内压强度接近防 喷器的额定压力，套管钢级用J-55，套管性能见下表。
139.7 LTC
139.7 LTC 139.7 LTC
套管性能表
钢扣 级型
壁厚 /mm
外径 /mm
名义重 量 /N/m
抗内压 强度 /MPa
抗外挤强 度 /MPa
抗拉强 度 /KN
源自文库
J- STC 9.65 339.7 795.4 18.823 7.791 2286.4 55
J55
STC 10.92 339.7 890.2 21.305
油层套管：下深3574m，外径Φ139.7mm，二开最大钻井液 密度1.32g/cm3，安全系数:抗挤Sc=1.125，抗拉St=1.80(考虑 浮力)，抗内压Si=1.10。由于地层主要为盐岩、泥岩，易塑性 流动和膨胀，外挤载荷要求按上覆岩层压力的当量密度 2.3g/cm3来计算，按直井(井斜角小)和单向应力来设计，套管 钢级选N-80、P-110。
Φ241.3×1000m
广斜－1井井身结构示意图
套管柱设计
一.表套设计
设计方法：由于表套仅须下150m，故无需分
段设计。表套主要左右为封固表层平原组和部分
广华寺组的疏松浅层，并要在其上安装井口防喷
装置，因此表层套管可能的最大载荷是溢流关井
时的井口内压力，井口是危险断面。设计应主要
考虑井口抗内压，防止溢流关井时井口套管承受
高压而爆裂，然后再校核抗挤和抗拉。
1)抗内压强度设计 按设计要求以防喷器额定压力为井口压力，
则表套在井口内压载荷为21Mpa,pi=21Mpa 。 根据已给套管性能表，取表套为J-55 STC
壁厚10.92mm的套管。[pi]=21.305MPa 则实际安全系数Si=
[pi]/pi=21.305/21=1.01>1(安全) 2)抗挤校核 一开钻井液密度：ρm1=1.10g/cm3，套 管下深：D=150m，则套管底部的外挤压 力：pc =0.00981ρm1D=1.62Mpa 实际抗挤安全系Sc=[pc]/p c=10.618/1.62=6.55>1.0(安全) 3)抗拉校核 已知钻井液密度和钢材密度可求得浮力 系数：
油～ 套3000
139.7
LTC
700
N80 10.54 335.7 23.5 42.8
6.29
～ 3574
139.7
LTC
574
P110 10.54 335.7 19.3
19.3
17.88
P- LTC 110
7.72
139.7 248.1 73.360
51.573
1979.5
P- LTC 9.17 139.7
110
291.9 87.150 76.532 2437.6
P110
LTC
10.54
139.7
335.7
90.735
100.250
2860.2
一开 井眼外径：Φ444.5㎜ 钻达井深：153m 套管外径：Φ339.7㎜ 套管下深：150m 水泥返深： 地面 二开 井眼外径：Φ215.9㎜ 钻达井深：3579m 套管外径：Φ139.7㎜ 套管下深：3574m 水泥返深： 2850m