井身结构优化技术在开发井上的应用
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＊ 收稿 日期 ：０ ００－０ 修 回日期 ：０ ００ －３ ２ １ －９１ ２ １ －９１
作者简介 ： 罗凤芝 （９ ９）女 （ １ ７一 ， 汉族 ） 山东定 陶人 ， ， 工程师 ， 现从事钻井工艺技术工作 。
８ ０
西 部探矿 工程
３ ２ 牛 圈湖 区块 ．
２ １ 年第 ７期 ０１
２ １ 年第 ７ ０１ 期
西 部探 矿工 程
７ ９
井身 结构 优 化 技 术 在 开 发 井上 的应 用
罗凤芝
（ 中国石 油吐 哈油 田公 司工程 技术研 究院 ， 新疆 哈 密 ８９ ０） ３０ ９
摘 要： 通过对开发 井井身结构优化技术研 究， 根据 系统工程的原理及 方法， 进行建立准确的三压力 预 测 ， 管层 次和 下深 、 管和钻 头尺 寸 、 管钢级 和壁 厚优 化 等 系列技 术研 究 ， 套 套 套 形成 一 套 系统 的、 低 成本 的适 合 吐哈 油 田的井 身结 构 优 化技 术 。２０ ￣ ２０ ０ ８ ０９年 现 场 应 用 ２ ３口井 ， １ 直接 节约 钻 井成 本
１ 存在 的 问题
近年来 ， 随着对钻井 地质客观规 律 的深入认 识 、 钻井
装备的 日 益改善以及钻井工艺技术的不断发展 和提高， 以及国产套管在质量方面的逐年提高， 以往经验性 的井 身结 构设计模式 已不 能适 应实 际钻 井 条件 和要 求 ， 主要 表现为： 一些区块的井身结构虽然能够满足安全钻井的 ３ 重 点 区块 井身 结构优 化 ． 要求 ， 但钻井成本较高， 经济结构不合理， 已经不能满足 ３ １ 牛 东 区块 井 身结构 优化 根据牛东 区块 三 压力 预测 和井 壁稳 定 性 分析 ， 以保 优化钻 井 的要求 ； 丘陵 、 鄯善 和温米 等老 区块套 管 串采 用 单一套管结构 ， 导致部分井段套管强度过剩， 而油层和易 证钻进 时井 内最 大 压力 不 压 裂 最 薄 弱 的裸 露 地层 为 原 则， 从全井最大地层压力梯度处开始， 由下向上确定套管 套损 套变井段强 度不够 ， 造成套 损套变严 重 （ 见表 １ 。 ） ２ 井身结 构优化 技 术研 究思 路 的层次和各层套管的下人深度。套管下深除考虑压力剖 针 对老 区块 长期 注水 开发 引起 的压 力异 常 、 牛东火 面外还要考 虑 ： 地层岩性情 况 、 储层 保护要 求 以及欠 平衡 成 岩储 层裂 缝性 漏 失 、 巴喀地 质 条 件 复 杂 和 多 变 ， 存 等作业要 求 ， 且 欠平衡需下套 管封隔上部 复杂地层 。 在 浅气 层 、 特殊 工艺 井 井 身结 构 优 化 设 计 等 技术 难 题 ， 牛东区块轴部区域主要发育 Ｉ、 类储层 ， Ⅱ 物性好 ， 通过建立准确的三压力剖面 ， 进行井身结构优化技术研 裂缝 相对 发育 ， 井下 漏 失 严重 ， 为较 好 地 保 护水 敏 性 储 利用近平衡和欠平衡技术打开储层 ， 同时为解决上 究， 主要进行套管层次优化技术研究 ， 套管尺寸和下深 层 ， 部井眼垮塌难题 ， 布置在轴部区域的井采用三层井身结 优化技术研究 ， 套管钢级及壁厚优选技术研究 ， 形成一
构； 牛东 区块 翼 部 区域 油 层 厚 度 薄 ， Ⅱ、 以 Ⅲ类 储 层 为
主， 物性差， 裂缝不发育 ， 井漏 问题不突出， 为节 约钻井 成本， 布置在翼部区域的井采用两层井身结构 。 对于牛东区块井身结构优化 主要体现在以下几个
方面：
牛圈湖油 田西山窑油藏底界深度在 １５ ｍ左 右， ６０ 设计井深 １０ｍ， ７０ 根据压力预测结 果显示 ， 不存在多套 压力系统 ， 常规直井使用两层套管结构能够满足油田开 发的需要 ； 由于欠平衡作业要求， 需下技术套管封隔上 部复 杂地层 ， 储层段 进行 纯氮气 欠平 衡钻 井 。 在 对于牛圈湖区块井身结构优化主要体现在表层套 管浅 下和缩 小套 管尺 寸 ： 表层套管浅下 ： 将原 ３０ ０ｍ表层套管下入深度优化 为 １０ ７ ｍ。 缩小 套 管 尺 寸： 规 直 井 表 层 套 管 尺 寸 由 常 ｊ２ ３ 缩 小 至 ｊ ２ ４ ｍｍ， 层 套 管 尺 寸 由 ２ ７ｍｍ 『 ２ ４．５ 『 油
在 降低开 发井 钻井 成本 中 占有很 大 的 比重 。 吐 哈油 田从实 际出发 ， 对油 田各 区块 套管 层次 和下
套低成本的适合吐哈油田的井身结构优化技术 。实现 在安全钻井 的前提下 ， 降低钻井成本 的目的。
表 １ 近五年油 田套损井统计
深、 套管和钻头尺寸、 套管钢级 和壁厚进行认真的分析 和论证 ， 形成 了适合吐哈油 田各类型油藏的井身结构优 化技术系列 ， 降低 了开发井钻井成本 ， 取得了明显的经 济效 益 。
３ ０ ． ７万元 ， 得 了良好 的经济效 益 。 ８０ ６ 取
关键词 ： 井身结构优化 ； 开发井； 应用； 经济效益 中 图分类 号 ： ２ 文 献标 识码 ： 文章 编号 ：０ ４ ５ １ （０ １Ｏ一 Ｏ７一 Ｏ ＴＥ ６ Ｂ １０－ ７６ ２１ ）７ ０９ ４ 井身结构优化设计不仅关系到钻井施工的安全， 而 且还关系到钻井作业 的经济效益。在油 田开发产能建 设投资中， 钻井投资 占 ５ ， ５ 而套管的投资大约又 占钻 井投资的 ２ 。因此优化井身结构 ， Ｏ 合理优化套管 串，
１７８ ７．ｍｍ缩小 至 １９ ７ ３ ． ｍｍ； 平 衡 井 表 层 套 管 尺 欠
寸 由 ３ ９ ７ ３ ． ｍｍ缩 小 至 ２ ３ ７ ｍｍ， 术 套 管 尺 寸 由 技
Biblioteka Baidu
（） 固了 ２０ １巩 ０８年牛 东 区块 井身 结构 优化 成果 ， 加 大 了推广 应用力 度 。
表层套管浅下 ： 在广泛普查区块地表水埋深和地层 特征 ， 足 环 保 与井 下 安 全 的前 提 下 ， 原 ３０ 表层 满 将 ０ｍ 套管下人深度优化为 １０ 节约套管用量 和水泥用量 ８ ｍ， 以及 减少 岩屑排放 量 。 缩小套管尺寸 ： 经充分论证 ， 在保证安 全钻井的情 况下 ， 将表层套管尺寸由 ３９ ７ ｍ缩小至 ２３ ３． ｍ ７ｍｍ； 轴部区域三层套管结构的直井、 水平井和欠平衡井将技 术套管尺寸由 ２ ４ ５ ｍ 缩小至 １７ ８ ｍ， ４．ｍ ７． ｍ 油层套 管尺 寸 由 １ ９ ７ ３ ． ｍｍ 缩 小至 １ ７ ２ ｍｍ。 （） 推广应用 ２０ ２在 ０ ８年 优化 成 果 的 基 础 上 ，０ ９ ２０ 年进行 了持 续深入 的优 化 。优 化井 身 结 构 如 图 １ 图 ２ 、
作者简介 ： 罗凤芝 （９ ９）女 （ １ ７一 ， 汉族 ） 山东定 陶人 ， ， 工程师 ， 现从事钻井工艺技术工作 。
８ ０
西 部探矿 工程
３ ２ 牛 圈湖 区块 ．
２ １ 年第 ７期 ０１
２ １ 年第 ７ ０１ 期
西 部探 矿工 程
７ ９
井身 结构 优 化 技 术 在 开 发 井上 的应 用
罗凤芝
（ 中国石 油吐 哈油 田公 司工程 技术研 究院 ， 新疆 哈 密 ８９ ０） ３０ ９
摘 要： 通过对开发 井井身结构优化技术研 究， 根据 系统工程的原理及 方法， 进行建立准确的三压力 预 测 ， 管层 次和 下深 、 管和钻 头尺 寸 、 管钢级 和壁 厚优 化 等 系列技 术研 究 ， 套 套 套 形成 一 套 系统 的、 低 成本 的适 合 吐哈 油 田的井 身结 构 优 化技 术 。２０ ￣ ２０ ０ ８ ０９年 现 场 应 用 ２ ３口井 ， １ 直接 节约 钻 井成 本
１ 存在 的 问题
近年来 ， 随着对钻井 地质客观规 律 的深入认 识 、 钻井
装备的 日 益改善以及钻井工艺技术的不断发展 和提高， 以及国产套管在质量方面的逐年提高， 以往经验性 的井 身结 构设计模式 已不 能适 应实 际钻 井 条件 和要 求 ， 主要 表现为： 一些区块的井身结构虽然能够满足安全钻井的 ３ 重 点 区块 井身 结构优 化 ． 要求 ， 但钻井成本较高， 经济结构不合理， 已经不能满足 ３ １ 牛 东 区块 井 身结构 优化 根据牛东 区块 三 压力 预测 和井 壁稳 定 性 分析 ， 以保 优化钻 井 的要求 ； 丘陵 、 鄯善 和温米 等老 区块套 管 串采 用 单一套管结构 ， 导致部分井段套管强度过剩， 而油层和易 证钻进 时井 内最 大 压力 不 压 裂 最 薄 弱 的裸 露 地层 为 原 则， 从全井最大地层压力梯度处开始， 由下向上确定套管 套损 套变井段强 度不够 ， 造成套 损套变严 重 （ 见表 １ 。 ） ２ 井身结 构优化 技 术研 究思 路 的层次和各层套管的下人深度。套管下深除考虑压力剖 针 对老 区块 长期 注水 开发 引起 的压 力异 常 、 牛东火 面外还要考 虑 ： 地层岩性情 况 、 储层 保护要 求 以及欠 平衡 成 岩储 层裂 缝性 漏 失 、 巴喀地 质 条 件 复 杂 和 多 变 ， 存 等作业要 求 ， 且 欠平衡需下套 管封隔上部 复杂地层 。 在 浅气 层 、 特殊 工艺 井 井 身结 构 优 化 设 计 等 技术 难 题 ， 牛东区块轴部区域主要发育 Ｉ、 类储层 ， Ⅱ 物性好 ， 通过建立准确的三压力剖面 ， 进行井身结构优化技术研 裂缝 相对 发育 ， 井下 漏 失 严重 ， 为较 好 地 保 护水 敏 性 储 利用近平衡和欠平衡技术打开储层 ， 同时为解决上 究， 主要进行套管层次优化技术研究 ， 套管尺寸和下深 层 ， 部井眼垮塌难题 ， 布置在轴部区域的井采用三层井身结 优化技术研究 ， 套管钢级及壁厚优选技术研究 ， 形成一
构； 牛东 区块 翼 部 区域 油 层 厚 度 薄 ， Ⅱ、 以 Ⅲ类 储 层 为
主， 物性差， 裂缝不发育 ， 井漏 问题不突出， 为节 约钻井 成本， 布置在翼部区域的井采用两层井身结构 。 对于牛东区块井身结构优化 主要体现在以下几个
方面：
牛圈湖油 田西山窑油藏底界深度在 １５ ｍ左 右， ６０ 设计井深 １０ｍ， ７０ 根据压力预测结 果显示 ， 不存在多套 压力系统 ， 常规直井使用两层套管结构能够满足油田开 发的需要 ； 由于欠平衡作业要求， 需下技术套管封隔上 部复 杂地层 ， 储层段 进行 纯氮气 欠平 衡钻 井 。 在 对于牛圈湖区块井身结构优化主要体现在表层套 管浅 下和缩 小套 管尺 寸 ： 表层套管浅下 ： 将原 ３０ ０ｍ表层套管下入深度优化 为 １０ ７ ｍ。 缩小 套 管 尺 寸： 规 直 井 表 层 套 管 尺 寸 由 常 ｊ２ ３ 缩 小 至 ｊ ２ ４ ｍｍ， 层 套 管 尺 寸 由 ２ ７ｍｍ 『 ２ ４．５ 『 油
在 降低开 发井 钻井 成本 中 占有很 大 的 比重 。 吐 哈油 田从实 际出发 ， 对油 田各 区块 套管 层次 和下
套低成本的适合吐哈油田的井身结构优化技术 。实现 在安全钻井 的前提下 ， 降低钻井成本 的目的。
表 １ 近五年油 田套损井统计
深、 套管和钻头尺寸、 套管钢级 和壁厚进行认真的分析 和论证 ， 形成 了适合吐哈油 田各类型油藏的井身结构优 化技术系列 ， 降低 了开发井钻井成本 ， 取得了明显的经 济效 益 。
３ ０ ． ７万元 ， 得 了良好 的经济效 益 。 ８０ ６ 取
关键词 ： 井身结构优化 ； 开发井； 应用； 经济效益 中 图分类 号 ： ２ 文 献标 识码 ： 文章 编号 ：０ ４ ５ １ （０ １Ｏ一 Ｏ７一 Ｏ ＴＥ ６ Ｂ １０－ ７６ ２１ ）７ ０９ ４ 井身结构优化设计不仅关系到钻井施工的安全， 而 且还关系到钻井作业 的经济效益。在油 田开发产能建 设投资中， 钻井投资 占 ５ ， ５ 而套管的投资大约又 占钻 井投资的 ２ 。因此优化井身结构 ， Ｏ 合理优化套管 串，
１７８ ７．ｍｍ缩小 至 １９ ７ ３ ． ｍｍ； 平 衡 井 表 层 套 管 尺 欠
寸 由 ３ ９ ７ ３ ． ｍｍ缩 小 至 ２ ３ ７ ｍｍ， 术 套 管 尺 寸 由 技
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（） 固了 ２０ １巩 ０８年牛 东 区块 井身 结构 优化 成果 ， 加 大 了推广 应用力 度 。
表层套管浅下 ： 在广泛普查区块地表水埋深和地层 特征 ， 足 环 保 与井 下 安 全 的前 提 下 ， 原 ３０ 表层 满 将 ０ｍ 套管下人深度优化为 １０ 节约套管用量 和水泥用量 ８ ｍ， 以及 减少 岩屑排放 量 。 缩小套管尺寸 ： 经充分论证 ， 在保证安 全钻井的情 况下 ， 将表层套管尺寸由 ３９ ７ ｍ缩小至 ２３ ３． ｍ ７ｍｍ； 轴部区域三层套管结构的直井、 水平井和欠平衡井将技 术套管尺寸由 ２ ４ ５ ｍ 缩小至 １７ ８ ｍ， ４．ｍ ７． ｍ 油层套 管尺 寸 由 １ ９ ７ ３ ． ｍｍ 缩 小至 １ ７ ２ ｍｍ。 （） 推广应用 ２０ ２在 ０ ８年 优化 成 果 的 基 础 上 ，０ ９ ２０ 年进行 了持 续深入 的优 化 。优 化井 身 结 构 如 图 １ 图 ２ 、