石油钻井行业——固井与完井
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若△p < △pN （ or△pA ），则确定D21为中间套管的 下入深度D2。 若△p > △pN （ or△pA ），则中间套管深度应小于初 选点深度。需根据压差卡钻条件确定中间套管下深。
11
求在允许压差△pN（ 0r△pA ） 下所允许的 裸眼井段最大地层压力ρpper ：
pper
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 ， PA：21～23 MPa
5
四、确定套管层次和下深的基本思路
依据两个压力剖
面，以保证钻进
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
D2 D1
Sk
用试算法确定 D1。试取一个 D1，计算 ρfE ，计算值与 D1 处的地层破裂压力当量密度值比较；若计算值接近且小
时井内最大压力 不压裂最薄弱的
井 深
表套
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
破裂压力
技套
定套管的层次和
各层套管的下入 深度。
地层压力
油套 1.6 1.8
1.0
1.3
当量密度，g/cm3
6
五、裸眼井段应满足的力学平衡条件
d p max Sb d max S g S f f min d max S f S k
D p max Dc1 fc1 防井涌 防压差卡钻 防井漏 防关井井漏
（ d max p min） D p min 0.00981 p N (p A )
7
Dpmin Dc1
pmin fc1
p
pmax
f
Dpmax百度文库
8
六、套管层次和下深的设计方法
1、求中间套管下入深度的初选点
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，则确定为尾管下深初选点；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。
13
5、计算表层套管下入深度D1
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。
12
3、求钻井尾管下入深度的初选点D31
根据中间套管鞋 D2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：
pper f 2 Sb S f
（1）不考虑发生井涌
由裸眼井段应满足的力学平衡条件：
d max p max Sb f d max S g S f f min
计算出ρf ，在破裂压力曲线上查出ρf 所在的井深 D21 ，即为中间套管下深初选点。
9
（2）考虑可能发生井涌 由裸眼井段应满足的力学平衡条件：
2
3
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、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。
4
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： 抽系压力系数Sb；0.024 ～0.048 g/cm3
16
（3）钢级（API 标准）
H-40，J-55，K-55，C-75，L-80，N-80，C-90，C-95 ，P-110，Q-125。 数字×1000为套管的最小屈服强度 kpsi。
1、表层套管 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。 2、生产套管（油层套管） 钻达目的层后下入的最后一层套管，用以保护生产层， 提供油气生产通道。 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。主要用来封隔井下复杂地 层。 4、尾管（衬管）
用试算法计算出D21值即为中间套管下深初选点。 说明：一般情况下，在新探区，取以上两种条件下 D21 较 大的值。
10
2、验证中间套管下到深度D21是否有被卡的危险 由裸眼井段应满足的力学平衡条件：
p （d max p min） Dp min 0.00981 pN (pA )
于地层破裂压力值，则确定 D1为表层套管下深。否则，
重新试取D1进行试算。
14
七、套管尺寸与钻头尺寸的选择
1. 原则：
（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
固井和完井
固井：下套管、注水泥
井身结构设计 套管柱设计 注水泥技术
固井质量的核心问题就是套管柱的强度和环形空间的
密封及胶结质量问题。
完井
钻开生产层 完井井底结构 完井井口装置
1
第一节 井身结构设计
主要包括套管层次和每层套管的下深，以及套管和井 眼尺寸的配合。
一、套管的分类及作用
（26）20 —（17 1/2）13 3/8—（12 1/4）9 5/8—（8 1/2）7—（5 7/8）4 1/2 或 5
15
第二节
1. 套 管
（1）结构特点
套管柱强度设计
一、套管和套管柱
优质无缝钢管，一端为在管体上车制的公扣，一端为带 母扣的套管接箍。
（2）尺寸系列（API 标准）
直径： 4 1/2 ”， 5 ”， 5 1/2 ”， 6 5/8 ”， 7 ”， 7 5/8”，8 5/8”，9 5/8”，10 3/4"，11 3/4"，13 3/8" ，16"，18 5/8"，20"；共14种。 壁厚：5.21～16.13 mm。
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求在允许压差△pN（ 0r△pA ） 下所允许的 裸眼井段最大地层压力ρpper ：
pper
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 ， PA：21～23 MPa
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四、确定套管层次和下深的基本思路
依据两个压力剖
面，以保证钻进
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
D2 D1
Sk
用试算法确定 D1。试取一个 D1，计算 ρfE ，计算值与 D1 处的地层破裂压力当量密度值比较；若计算值接近且小
时井内最大压力 不压裂最薄弱的
井 深
表套
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
破裂压力
技套
定套管的层次和
各层套管的下入 深度。
地层压力
油套 1.6 1.8
1.0
1.3
当量密度，g/cm3
6
五、裸眼井段应满足的力学平衡条件
d p max Sb d max S g S f f min d max S f S k
D p max Dc1 fc1 防井涌 防压差卡钻 防井漏 防关井井漏
（ d max p min） D p min 0.00981 p N (p A )
7
Dpmin Dc1
pmin fc1
p
pmax
f
Dpmax百度文库
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六、套管层次和下深的设计方法
1、求中间套管下入深度的初选点
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，则确定为尾管下深初选点；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。
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5、计算表层套管下入深度D1
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。
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3、求钻井尾管下入深度的初选点D31
根据中间套管鞋 D2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：
pper f 2 Sb S f
（1）不考虑发生井涌
由裸眼井段应满足的力学平衡条件：
d max p max Sb f d max S g S f f min
计算出ρf ，在破裂压力曲线上查出ρf 所在的井深 D21 ，即为中间套管下深初选点。
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（2）考虑可能发生井涌 由裸眼井段应满足的力学平衡条件：
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3
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、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。
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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： 抽系压力系数Sb；0.024 ～0.048 g/cm3
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（3）钢级（API 标准）
H-40，J-55，K-55，C-75，L-80，N-80，C-90，C-95 ，P-110，Q-125。 数字×1000为套管的最小屈服强度 kpsi。
1、表层套管 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。 2、生产套管（油层套管） 钻达目的层后下入的最后一层套管，用以保护生产层， 提供油气生产通道。 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。主要用来封隔井下复杂地 层。 4、尾管（衬管）
用试算法计算出D21值即为中间套管下深初选点。 说明：一般情况下，在新探区，取以上两种条件下 D21 较 大的值。
10
2、验证中间套管下到深度D21是否有被卡的危险 由裸眼井段应满足的力学平衡条件：
p （d max p min） Dp min 0.00981 pN (pA )
于地层破裂压力值，则确定 D1为表层套管下深。否则，
重新试取D1进行试算。
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七、套管尺寸与钻头尺寸的选择
1. 原则：
（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
固井和完井
固井：下套管、注水泥
井身结构设计 套管柱设计 注水泥技术
固井质量的核心问题就是套管柱的强度和环形空间的
密封及胶结质量问题。
完井
钻开生产层 完井井底结构 完井井口装置
1
第一节 井身结构设计
主要包括套管层次和每层套管的下深，以及套管和井 眼尺寸的配合。
一、套管的分类及作用
（26）20 —（17 1/2）13 3/8—（12 1/4）9 5/8—（8 1/2）7—（5 7/8）4 1/2 或 5
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第二节
1. 套 管
（1）结构特点
套管柱强度设计
一、套管和套管柱
优质无缝钢管，一端为在管体上车制的公扣，一端为带 母扣的套管接箍。
（2）尺寸系列（API 标准）
直径： 4 1/2 ”， 5 ”， 5 1/2 ”， 6 5/8 ”， 7 ”， 7 5/8”，8 5/8”，9 5/8”，10 3/4"，11 3/4"，13 3/8" ，16"，18 5/8"，20"；共14种。 壁厚：5.21～16.13 mm。