第3讲 [第二章 套管柱及注水泥设计]——井身结构设计--具.

关键曲线）；
② 确定待钻井的井身结构各设计系数； ③ 确定生产套管的下入深度； ④ 确定中间套管或尾管的下入深度； ⑤ 确定表层套管的下入深度；
⑥ 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
地层Q 350ຫໍສະໝຸດ 井身结构◆设计顺序： 由下向上、由内向外。
N2d 940
生产套管→技术套管→表层套管
N1t 1940
N1s 2245
◆
设计关键：中间套管设计
E2-3a 2950
E1-2z 3570
K2d 3600 （未穿）
四、依据两条压力曲线进行井身结构设计的具体方法
（一）设计基本原理
确定套管下入深度的依据，是在钻下部井段的过
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
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
三、依据两条压力曲线进行设计
（一）井身结构设计内容
◆ ◆
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
三、依据两条压力曲线进行设计
（二）井身结构设计的步骤 ① 绘制待钻井的压力梯度曲线图(两条
ff p max Sb S g S f
ff f
（b）从该点向上引垂线与破裂
压力线相交，交点所在的深度及为
中间套管下入深度的初始假定点 D21。
（二）中间套管设计
（2）发生溢流（井涌）时
假设当钻至最大地层压力点对应深度（ Dpmax ）处时，发生一个大小为 S k 的溢流，此时需要停泵并关闭防喷器。若假设套管下深为D2x，同时考虑到地 层破裂压力评价误差，容易导出此时地层设计破裂压力当量密度ρff :
D3
（二）中间套管设计
1、求初始下入深度的假定点
利用地层压力剖面图中最大地层压力梯度，计算：钻进中不至于压 裂上部地层的当量密度 ρff （ρff 称为地层设计破裂压力当量密度）。
ff f
根据上式确定套管的最大下深。
●
分两种情况计算ρff ：
（1）正常作业（不会发生井涌）时 （2）发生溢流（井涌）时
完井工程
绪 论 第一章 完井工程的基础 课 程 内 容 及 课 时 分 布 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
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
（一）设计基本原理
钻下部井段的过程中，所预计的最大井内压力不至
地层
Q 350
井身结构
于压裂本层套管鞋处的裸露地层。
假设三开井身结构，技套下深为D2，则： 1）当钻达D2之前，从表套套管鞋到钻头所在位置
对 于 表 套 下 入 深 度
N2d 940
D1
N1t 1940
都是裸眼，薄弱地层是表套套管鞋。
N1s
（二）中间套管设计
（1）正常作业时（不会发生井涌时）：
ff p max Sb S g S f
激动压力系数 抽汲压力系数 破裂压力安全增值
图中（裸眼段）最大地层压力对应的当量密度值
地层设计破裂压力当量密度
* 只有在确认不会发生溢流的情况下才会使用公式。
（二）中间套管设计
（a）在压力剖面图的横坐标上找 出地层设计破裂压力当量密度ρff ;
（二）中间套管设计
2、验证初始设计下入深度是否会发生卡钻
计算正常孔隙压力地层最大深度Dmin处的钻井液柱压力与地层孔隙 压力的差值：
p 0.00981( m fw ) Dmin
（ 3）
（二）中间套管设计
当有可能发生压差卡钻时，用下式重新计算中间套管下入深度：
pper
p N fw Sb 0.00981Dmin
D3
四、依据两条压力曲线进行井身结构设计的具体方法
（一）设计基本原理
钻下部井段的过程中，所预计的最大井内压力不至
地层
Q 350
井身结构
于压裂本层套管鞋处的裸露地层。
假设三开井身结构，技套下深为D2，则： 2）当钻达D2之后，再进行钻进，实际上是进行三
对 于 技 套 下 入 深 度
N2d 940
D1
抽汲压力系数
深度为Dmin处对应的地层压力当量密度 在压差允许值下最大地层压力当量密度
地层
Q 350
井身结构
程中所预计的最大井内压力不至于压裂上层套管鞋
处的裸露地层。
N2d 940
N1t 1940
N1s 2245 E2-3a 2950
E1-2z 3570
K2d 3600 （未穿）
四、依据两条压力曲线进行井身结构设计的具体方法
（一）设计基本原理
套管鞋处 地层最容易压 破，为什么？
四、依据两条压力曲线进行井身结构设计的具体方法
ff p max Sb S f D pmax D2 x Sk
ff f
由于（2）式中包含有未知数 D2x，所以解这
个方程使用迭代（试算）法求解；
（ 2）
Dpmax—裸眼段最大地层压力点对应的深度（m）； D2x—中间套管下入深度的初始假定点深度（m）； Sk—井涌条件允许值（g/cm3）。
N1t 1940
开钻进，D2之上地层都已经用套管封隔，薄弱地层是 技套套管鞋。 这里的设计重点应该是进行三开钻进时不要压破 技套套管鞋处地层。 所以对技套下入深度有影响的井段为D2 ～D3;
N1s 2245 E2-3a 2950
E1-2z 3570
D2
K2d 3600 （未穿）
此时还考虑表层套管套管鞋出的薄弱地层吗？
这里的设计重点应该是进行二开钻进时不要压破 表套套管鞋处地层。
2245 E2-3a 2950
决定表套是否被压破取决于钻进D1 ～D2井段时井
内最大压力（或最大当量泥浆密度）; D2 ～D3井段对表套套管鞋薄弱地层有没有影响？
E1-2z 3570
D2
K2d 3600 （未穿）
或者说对表套的下入深度有没有影响？