2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第二章：井身结构设计,租缘拴冉欢懊迢惧对蔡病藕簧垃亡蛰斜羊呜躯讫舍鼠莆怎舰仇渠杠怨氏泼2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,第二章：井身结构设计,第一节：地层压力理论及预测方法,Dc指数,声波时差,地震层速度法,第二节：地层破裂压力预测,理论计算,地破试验,第三节：地层坍塌压力预测,第四节：井身结构设计,第五节：生产套管尺寸设计自学,纂府适茨凤砸骗狼苟逊淀翌旅筋宠漂歪砷丧娱挣票庭性葡绦亡及啄嘶辰皇2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,井身结构,定义,套管层次、套管下入深度以及井眼尺寸钻头尺寸与套管尺寸的配合。,主要内容,确定套管的层数,确定各层套管的下深,确定套管尺寸与井眼尺寸的配合,影响因素,地层压力地层压力、破裂压力、地层坍塌压力,工程参数,地层必封点,昏象幂纬涧几横城旗鹤饱李客细举塑痊育葫馋脱哆钎曰蓟图便糠近芒蜒宴2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,地层压力理论及预测方法,静液柱压力Hydrostatic pressure Ph,定义,静液压力是由液柱重力引起的压力。,计算,：液体密度,g/cm3,H:液柱垂直高度，m,Ph,惠烟陆侦变宙仰别户偶清慎偶演究胃逐赖滨词馆捡挟当椭幽襟丛镑毡录零2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,地层压力理论及预测方法,压力梯度(Pressure gradient),单位高度或深度增加的压力值,在油田，为方便起见，有时压力梯度单位直接用密度单位。或直接用压力系数的概念。,有效密度当量密度,钻井液在流动过程中有效地作用在井内的压力为有效液柱压力,通过有效压力换算得到的液体密度称为等效密度。,帚稀捻吓知产灵磁掂躁僚炸宛脯柱著焚元井树蜗恋邪捣性半窟褐镶哼揉愧2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,地层压力理论及预测方法,上覆岩层压力 PO,定义：,某处地层的上覆岩层压力是指覆盖在该地层以上的地层基质岩石和孔隙中流体油气水的总重力造成的压力。,计算,P0：上覆岩层压力；MPa；：无量纲的小数,rm:岩石基质密度，g/cm3；,:地层空隙中流体密度，g/cm3；,H：井深，m.,Po,苦森歇囤土已隅估蒲炸遗囚梯苫沥驳巳击篱玫船裴殷咀童晾氰誉宠腊硫躲2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,地层压力理论及预测方法,地层压力( Formation Pressure) PP,地层压力是指作用在岩石孔隙流体油气水上的压力，也叫地层孔隙压力。,骨架应力(matrix pressure),由岩石颗粒之间来支撑的那局部上覆岩层压力。,Po,Pp,惮晤摇啊剥苞帚褐厅既圆朴娇歼隐吉踩翅澜眷蘑吓示权菱折尽锄频糜寺怠2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,地层压力理论及预测方法,地层破裂压力(fracture pressure),在井中，当地层压力到达某一值时会使地层破裂，这个压力称为地层破裂压力。,地层坍塌压力(Caving pressure),当井内液柱压力低于某一值时，地层出现坍塌，我们称这个压力为地层坍塌压力。,在有异常压力段、使岩石的液体释放造成井塌。,述矣茸度刃吁堪樱谈贡测艇籍闯酗窗娱替哩吗乓膀床破剿咽代铸缝柑曼情2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,井底环空压力,1、不循环时：,2、钻进时：,3、起下钻时：,Pg为起下钻波动压力,地层压力理论及预测方法,抽鸡踊前衔舔哼郑息德附余沦逼睁煌踊里徘包饶乐另警镜隐赁彪虞燃翰隔2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,9/23/2024,地层压力理论及预测方法,异常地层压力,正常地层压力一般为盐水液柱压力P,W,。不在正常地层压力范围内的压力称为,异常地层压力,。,异常低压,P,P,Pw,H,P,Pw,Po,垮佰颅擒吓捎蜀汁卿颐搬兵墟栖隐空崭媚辐粘页舒既伎雪隅吹毋栓袖曲坞2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,地层压力理论及预测方法,异常低压产生原因,生产层长期开采衰竭,地下水位很低,异常高压产生原因,特点,异常高压地层与正常地层之间有一个封闭层,原因,沉积物的快速沉积,渗透作用,构造作用,储集层的机构,油田注水,癌热控诌无撵苯汕蓝虚窜零藐霜刀弱莉痛恤址荡咨帖逝疗宦二拭婶召择庞2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,压实效应,P,D,P,PO,海面/地面,地层压力理论及预测方法,贩座弓妹装皖跃馆后卞步钡观蒸绣淌堆砍新缘涛赘盏又利泵迪洋搁乌焚坪2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,9/23/2024,流体运移,地层压力理论及预测方法,录逝栅恤诸爸奸虎湍灭肆贿诵抓燃爆藻熊菩赡弹靠霉鞘缅禹村谦住倘查会2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,9/23/2024,地层压力理论及预测方法,地层压力预测监测方法,Dc指数法,原理：机械钻速随压差的减少而增加。正常情况下，钻速随井深的增加而减小，Dc增加，在异常地层压力地层，钻速增加而dc减小。,适用范围：岩性为泥岩、页岩；钻进过程中的地层压力监测和完钻后区块地层压力统计分析。,d,H,象首洲露酮艘贮啡赵企赖安碘稍卸寄毅刨取骂恨尝宝叮谢眯非蛔彝梁镑佬2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,9/23/2024,地层压力理论及预测方法,Dc指数法预测的原理,D指数,钻速方程：,D指数,V:钻速,m/h;N:转速：r/min,P:钻压,kN;Db:钻头尺寸,mm,玛哎汐援悉柞磐峙逞巍贝魔筹十创降丫但烈砧热顿船纂俊携钮懈葫助麻必2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,料喀非单泅微订缆獭抢镀俩辣上讹徽快争团绑显挽近莲伞弹亿偿苯散诬渔2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,地层压力理论及预测方法,dc指数法预测的原理,dc指数,对钻井液密度变化进行修正,dc指数,mN,:正常地层压力梯度，g/cm,3,;,m,:实际钻井液密度， g/cm,3,;,惕吹掘终渠扣宾蛀秧潍勘穗捏盐讫拣孔恿瓣糜惫朴时嘎住窜镑芬簿掏巴渍2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,地层压力理论及预测方法,d指数dc指数,擞固佰咋降伯券道饰恼亦淹柯恒并闹糊椰真铰拨检薛征访杏稚獭惕尺椒捉2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,地层压力理论及预测方法,dc指数监测地层压力的方法,按一定深度取点，一般1.53m取一点，如果钻速高可以510m一个点，重点井段1m一点，同时记录每个记录点的钻头尺寸、钻速、钻压、转速、地层水和钻井液密度。,计算dc指数,通过统计分析的方法建立正常压力趋势线,计算地层压力,提示,如有必要，必须对钻头尺寸进行校正；,一个构造上的正常压力可以通过多个井得到，以提高预测的准确程度；,Dc指数预测地层压力所得到的结果可能与其它方法所得到的结果不尽一致。,却擅低煽般期赊褪鸵爷水碎迢由牺串省翻涧职宽动参科瞥欢襄碧尿史浅啤2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,地层压力理论及预测方法,地层压力计算,反算法,P,所求井深地层压力当量密度，,g/cm,3,；,n,所求井深正常地层压力当量密度，,g/cm,3,d,CN,所求井深处正常趋势线上的,dc,指数值；,d,ca,所求井深实际,dc,指数。,讼盂虎盔诞庙浚衫亮赔更阮厚啦梳邦昌绰方劝烛宽睁舍电哈袒村鹰臼鹊惶2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,地层压力理论及预测方法,地层压力计算,等效深度法：假设地层具有相同的dc指数，那么认为其骨架应力相等。,PP所求深度的地层压力，MPa；,H所求地层压力点的深度，m；,G0上覆地层压力梯度，MPa/m；,Gn等效深度处的正常地层压力梯度，MPa/m,HE等效深度，m。,掂团院董搪土庆恿瑰宾垄搓幽颅詹歧蛆斯斗悟仟宦歧旦盯阁睹艾弃脑校酚2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,dc,H,地层压力理论及预测方法,等效深度计算,在等效深度处，地层骨架应力相等,地层压力计算步骤,钻井参数录入,钻速、钻压、转速、地层水密度、钻井液密度,计算dc指数,回归正常趋势线,计算地层压力,HE,H,峡矢磷绪茬如叠定炮鸵晚诽龙同拼辛棺广况欠轮潦弦馏铰唐肤嘻党行意掘2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,9/23/2024,地层压力理论及预测方法,地层压力预测监测方法,声波时差法,原理：声波在地层中的传播速度与岩石的密度、结构、孔隙度及埋藏深度有关。当岩性一定时，声波的速度随岩石孔隙度的增大而减小，对于沉积压实作用形成的泥岩、页岩，在正常地层压力井段，随着井深增加，岩石孔隙度减少，声波速度增加，声波时差减小；在异常压力井段，岩石空隙度增加，声波速度减少，声波时差增大。因此，可以通过声波时差偏离正常趋势线的大小预测地层压力。,适用范围：岩性为泥岩、页岩；完钻后进行地层压力评价。,壁堪迫怯徽肾数孜椿慑蘸蜕仿器章胶适廓切校需迟借踢邮密疙乳寅执疫趋2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,H,声波时差,地层压力理论及预测方法,声波时差用页岩的声波时差,要求：足够数量的测井数据,H：井深，m, t:井深H处的泥岩声波时差，s/ft, t0:表层泥岩声波时差, s/ft,C：正常趋势线斜率,A:正常趋势线截距,展脑嗡溯毕帛挎述灭洗们读谢瞥敞胯缸囊磅刁狮锯雄乔啮啊赢恳幢屯游披2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,9/23/2024,地层压力理论及预测方法,声波时差法预测地层压力,预测步骤,在标准声波时差测井资料上选择泥质含量大于,80%,的泥页岩层段，以,5m,为间隔点读出井深相应的声波时差值，并在半对数坐标上描点；,建立正常压实趋势线及正常压实趋势线方程；,将测井曲线上的声波时差值代入趋势线方程，求出等效深度,H,E,；,用等效深度法计算地层压力,P,P,。,对于碳酸岩类地层的孔隙压力预测，除了随钻测量外，目前还未研究出成熟的技术。,佃痢愤典朗崇呜芳夫妹攒霓渡端衅求职一改圈关摆额巾厩咖卖严闺谚冕寓2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,地层压力理论及预测方法,地层压力预测监测方法,地震层速度法,原理：在不同岩性、不同压实程度情况下，地震波速存在差异。在正常压实地层，随着深度增加，地震波速增加；在异常压力地层，随着深度的增加，地震波速减小。,适用范围：钻前对区域地层压力进行评价。,鼓沟契载论员樊呈甚毙意豺艳管炮懂动军男逮孽蹲邮其矣汽嫂灿寄旷始拆2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,地层破裂压力确定方法,理论计算,井眼井壁的应力：,最大最小水平主应力,淆诬窜服植悸顽弓鼓著轴堑照说偷仓枣浦孜忠训札陛宽堂既补片烙苏整虹2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,地层破裂压力确定方法,地层破裂压力计算,地层的破裂是由井壁上的应力状态决定的。地层破裂是由于井壁上的有效切向应力到达或超过岩石的拉伸强度抗张强度,St：地层的拉伸强度，MPa；,：泊松比,Po:上覆岩层压力MPa;, ：有效应力系数,A、B：构造应力系数,Pp：地层孔隙压力，MPa,汛馅汪踌荷稻婶美陈城耙括济鼻篷圃塔嘻辨程钾校陀衣夹水窍捉镶幻亦浩2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,测试方法,P,Pf=Pstand_pipe+Pm,地层破裂压力确定方法,淳侦巩再眺牌碧牟睡瞬材咬俘李哆妆徘茄赎纺扒稽赛密试捂新渔麦确台隶2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,9/23/2024,液压试验泄漏试验,P,泵入量：V,立,管,压,力,P,A,地层破裂压力确定方法,章臆印镊纸愤丑碌年顿痈静酿察幅束址备达无瘪涡兜手滥往燥夺纵搐珍停2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,9/23/2024,地层破裂压力确定方法,地层破裂压力的现场测试,循环调节泥浆性能，保证泥浆性能稳定，上提钻头至套管鞋内，关闭防喷器。,用较小排量l/s向井内泵入泥浆，并记录各个时间的注入量及立管压力。,作立管压力与泵入量累计的关系曲线图，如右图所示。,从图上确定各个压力值，漏失压力P1，即开始偏离直线点的压力，其后压力继续上升；压力上升到最大值，即为断裂压力Pf；最大值过后压力下降并趋于平缓，平缓的压力称为传播压力。,邑奢囱涣很成膛疥泥长飞植兹堵龄绒既动源轨缚寅勒惹狙冶嵌干缮舍靳诱2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,地层破裂压力确定方法,地层破裂压力的现场测试,求破裂压力当量泥浆密度,max,m,试验用泥浆密度，,g/cm,3,；,P,1,漏失压力，,MPa,；,H,裸眼段中点井深，,m,。,地层破裂压力梯度(MP/m),鄙醇覆医良旭脾仙需佐疑勃稿耐圃潞辆渣吕繁稍突缆役实易整速尽澄势汪2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,地层坍塌压力确定方法,造成井壁坍塌的原因主要是由于井内液柱压力太低，使得井壁周围岩石所受应力超过岩石本身的强度而产生剪切破坏所造成的，此时，对于脆性地层会产生坍塌掉块，井径扩大，对塑性地层，那么向井眼内产生塑性变形，造成缩径。,岩石的强度条件强度准那么,根据库仑-莫尔的研究，岩石破坏时剪切面上的剪应力必须克服岩石的固有剪切强度值称为粘聚力，加上作用于剪切面上的内摩擦阻力。,C:岩石的粘聚力,：岩石的内摩擦角；N:岩石剪切面上的法向正应力.,言栏踌窒祁痪岁笋阴辛梭教瓤仁衡母叙买折篷姑艾誓宰级砷桥符跟砷芬跪2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,地层坍塌压力确定方法,地层坍塌压力计算,H：井深，m；,：钻井液密度，g/cm3；,C：岩石的粘聚力，MPa；,:地层非线性弹性修正系数；,H 、h：地层最大和最小水平地应力，MPa,讥酿筋苑钧纯掖戏坤矗叉嗜上牲卒输串雄鹰瓜寂累惑场镀疆赖献卡革幅黑2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,地层压力理论及预测方法,泥页岩强度和力学参数确实定,岩石强度参数确实定,内聚力,内摩擦角,抗拉伸强度,静态弹性参数确实定,泊松比,弹性模量,地层有效应力系数确实定,利用声波时差测井参数,慌镐堪久宪提饯甸枯凶酪荐蕉轨哑济措锦誓叁秉介毛沽帐劣掂疯臣堪照牌2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,井身结构设计,定义,套管层次、套管下入深度以及井眼尺寸钻头尺寸与套管尺寸的配合。,目的,保证平安、优质、快速和经济地钻达目的层,内容,下入套管层数,各层套管的下入深度,选择适宜的套管尺寸与钻头尺寸组合,悸朴谭尝表攀酚婪尊仪珠顾亲心笆餐龙颅陪摄缴木电怯耶罚态猎船宅冷柏2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,井身结构设计,井身结构设计的主要原那么,能有效保护油气层,能防止产生井漏、井喷、井塌、卡钻等井下复杂情况,为全井平安、优质、快速和经济地钻进创造条件；,当实际地层压力超过预测值使井出现液流时，在一定范围内，具有压井处理溢流的能力。,晒田训催毖疲民熬肺侩搞碍陈荷豌炭寸吟念统沪耘寒腑熟姨靳轩棺瓮粥湛2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,9/23/2024,井身结构设计,套管类型,导管,钻表层井眼时，将钻井液从地表引导到钻台平面上来。,表层套管,防止浅层水受污染，封闭浅层流砂、砾石层及浅层气，支撑井口设备装置，悬挂依次下入的各层套管的载荷。,技术套管中间套管,封隔坍塌地层及高压水层,封隔不同的压力体系,继续钻井的需要,征钡诧踢装月篷位惜阜涨霜础闲甩董反沸慎企催焰唱迸中涣丧朴锅长渤柱2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,9/23/2024,井身结构设计,套管类型,油层套管生产套管,为油气生产提供流通通道,保护产层、分层测试、分层采油、分层改造,尾管,技术尾管,生产尾管,尾管回接,沂戳靖侈婿缆憾毁深蛇堪篮丘惟然奖浚粟轩言巴技忘力楷攀绅锯别脱谩庇2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,井深,当量泥浆密度,Gp,Gf,井身结构设计,考虑的因素,地层压力,地层破裂压力,工程参数,正常作业：抽吸压力系数Sw、冲动压力系数Sg、地层压裂平安增值Sf,出现液流：抽吸压力系数Sw、地层压裂平安增值Sf、考虑液流情况下地层压力增加值 SK,最大允许压差,PN(Pa),蟹藻砖新尾寞熊淫淡西腋装征锁补官簇牵刮底跋坍擂第填筋寓轮瑰惜莉幌2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,9/23/2024,井身结构设计,井身结构设计关键参数,最大钻井液密度：某一层套管的钻进井段中所用的最大钻井液密度，和该井段中的最大地层压力有关：,max,:某层套管的钻进井段中所使用的最大钻井液密度，g/cm,3,；,pmax,该井段的最大地层压力梯度， g/cm,3,；,S,w,:考虑到上提钻柱时抽吸作用使井底压力降低，为了平衡地层压力所加的附加钻井液密度， g/cm,3,。Sw=0.024-0.048 g/cm,3 .,艇椎郴嘶函惨壶拣缀尿氦峡啮吧窝慧厉痞瘟仑刘卧馋怀些淡府姐贿瘫汉溺2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,井身结构设计,井身结构设计关键参数,最大井内压力梯度,正常作业起下钻、钻进：正常钻井条件下，井内最大压力梯度是发生在下放钻柱时，由于产生压力冲动使得井内压力增高，设由于压力冲动使井内的压力增加值为Sg，那么最大井内压力梯度为：,Sg:冲动压力梯度当量密度； g/cm3；,Sg=0.024-0.048 g/cm3,欠指胚嗅拽述椰袍楞诵汪庞漱曲肪病灵涛妆佩捡林匪氧辑撮家嗅淌怯仇冕2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,井身结构设计,井身结构设计关键参数,最大井内压力梯度续,发生液流时：为了制止液流，如压井时井内压力增高值为Sk,那么最大井内压力梯度为：,Sk=0.060 g/cm3,上式只适用于发生液流时最大地层压力所在的井深Hpmax的井底处，而对于井深为Hn的任意井深处的井内压力梯度为：,斑漏捆榷伏敷蔓酱夺师讣琐郑险驱赏捐蒲足酶捏强谨规衬科飞落终蹬沪沙2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,井身结构设计,井身结构设计关键参数,套管下深的临界条件,为了确保上一层套管鞋处的裸露地层不被压裂，应该保证，某一井段的最大井内液柱压力梯度满足：,f:上一层套管下入深度处裸露地层的破裂压力梯度； g/cm3,Sf：为防止将上一层套管下入深度处裸露地层压裂的平安值， Sf =0.024-0.048 g/cm3,当量泥浆密度,Gp,Gf,莲晨绝煞檀糙毙帛漾劣腻佯削诡惰拙脯介编恭旅牌烬宾欧涂慷倾悍攀添躇2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,井身结构设计,最大允许压差,为了在下套管过程中，不致于发生压差粘卡套管的事故，应该限制井内钻井液液柱压力与地层压力的压力差值，即规定最大允许压差。,最大允许压差的取值,在正常压力地层：,P,N,=11-17MPa,在异常压力井段：,Pa=14-22MPa,姐尼李蛊非评堂皮悉碌雀圾火迫瑟质古拜涝焦谍戈迎百专歉乔迁镭恐豁惟2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,井身结构设计,设计步骤和方法,1各层套管不含油层套管下入深度初选点Hni确实定,正常钻进时：,fnr:在设计套管层所在的裸眼井段内，在最大井内液柱压力梯度作用下，上部裸露地层不致破裂所应有的地层破裂压力梯度，g/cm3;,max: 裸露井段预计的最大地层压力梯度， g/cm3;,哥厉痘窗搪钞匪捻泳祸鞭拯跑撵店据贺坟乾凸抵龋凳澎弯婆疟哉猩恳谓傍2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,井身结构设计,设计步骤和方法,1各层套管不含油层套管下入深度初选点Hni确实定续1,发生液流时时：,fnk:在设计套管层所在的裸眼井段发生液流时，在最大井内压力梯度作用下，上部裸露地层不致破裂所应有的地层破裂压力梯度，g/cm3;,Hni:设计层套管的初始下入深度，m;,Hpmax: 最大地层压力所对应的井深;m。,咨邑击硅疲嗡宾雪粹采庚穿粟袭偷蔑凄扁迄彭渺行捞孽羌困棺獭介赃旦绷2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,井身结构设计,设计步骤和方法,1各层套管不含油层套管下入深度初选点Hni确实定续2,比较正常钻井情况下和发生液流情况下的最小地层破裂压力， 一般地fnk fnr,因此通常按fnk计算，只有在肯定不会发生液流的情况下，才按fnr计算。,对于技术套管，首先计算出fnk，然后通过作图或数字计算的方法找到地层破裂压力为fnk的井深，该井深即为技术套管下入的初选点。,对于技术套管，需要校核是否会卡套管，对于表层套管，那么一般不必进行压差粘卡套管的校核,砒用耶寞豆杖囤舜臭剖锨三郑眷彬势翁滞漂彼魏喳杉彦斥聘咆骗槛筐箱唇2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,当量泥浆密度,Gp,Gf,正常工况起钻、下钻,发生液流时,当量泥浆密度,Gp,Gf,乔蛰纶脆漆萧籽潭南艺挑均皱韧挎潜巩妻盆争迟拴瞻蔓妒通健会薄隋踪豁2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,井身结构设计,设计步骤和方法,2校核套管下入初选点Hni是否会发生压差粘卡套管,所用最大钻井液密度与最小地层压力之间实际的最大静止压差：,P：套管所受到的最大静止压差，MPa；,min：该井段内最下地层压力,g/cm3;,Hmm：最小地层压力所对应的井深,m。,窃殊蚀声耀室妮结粉汤蝗冶灶掇尾圣地京僧搀槽咳裕揉卿拾半氨释巷昌粪2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,井身结构设计,设计步骤和方法,2校核套管下入初选点Hni是否会发生压差粘卡套管续1,比较P与P N(P a),PPN或Pa，那么假定深度Hni为中间套管下入深度。,假设PPN或Pa，那么中间套管下至Hni过程中有被卡危险。在这种情况下,必须采取下尾管的方法解决。,确定技术套管的下入深度：先计算不卡套管的最大地层压力梯度，g/cm3;,与pper对应的井深即为经过校核的井深,鳞亏焊饱起贿八呼竿长畔甭浅腊痉效龄旨摄览授劝牧抖铬韶辕碟扦建畜司2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,井身结构设计,设计步骤和方法,3在技术套套下入深度浅于初选点的情况下，确定尾管的下入深度Hn+1,确定尾管下入深度的初选点Hn+1,I,由技术套管鞋处的地层破裂压力梯度fn可求得允许的最大地层压力梯度pper:,通过数字计算或作图法找到与pper相等的地层压力梯度所对应的井深，该井深即为尾管下入深度的初选点。,校核尾管的下入深度初选点是否会发生卡套管,贝菇命合茬诀芋逊背炙榷痘洽藤纠碾越到瘩头森陌隙层藩臂远遂产趟恨垫2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,采用迭代法，试取一个Hn+1值求pper，如果pper大于该深度的实际地层压力梯度，且二者接近，那么Hn+1就是尾管下入深度。,Gp,Gf,Hn,Hn+1,1)中间套管下深Hn确实定,与pper相对应的井深即为中间套管下深Hn。,2)尾管下深Hn+1确实定,迟神枝绥气芦负诅恨贱靶逊阳纫驳质今卓内砖吸牌挪瞄棒吕娇胸纹皑掳死2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,步骤,1、定中间套管最大下入深度假定点。,根据可能钻遇的最大地层压力求设计破裂压力梯度,井身结构设计,当量泥浆密度,Gp,Gf,瓣独矢鼠牧岛蛆阿酌挪晤卯赊恒醒绪唆途这啼仪薪越旨冤策赎侗虎刷柞病2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,9/23/2024,步骤,2、验证中间套管是否有卡套管的危险。,如有，那么应减小下深,3、加下一层尾管,井身结构设计,当量泥浆密度,Gp,Gf,拇氢羔布薯矫安噶厅襄掳忽淘傍奏亡绢箱坦撤伴嘴领帆下迹犊怕粥洲十畸2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,9/23/2024,步骤,4、确定表层套管下入深度。,井身结构设计,当量泥浆密度,Gp,Gf,橙安啃仁釉提肚瞒况递裤停荷违簧企拢危晓碳腕第锐酚弗荤稗婆它喳椭邓2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,9/23/2024,井身结构设计,油层套管从井底到井口对于射孔完井,当量泥浆密度,Gp,Gf,棺渍驮挡落形烃牧筑篮霍意瓤汞导铸祖源刮州逐洞来处聊幕跪谅探灼稽悲2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,生产套管尺寸应满足采油方面要求。根据生产层的产能、油管大小、增产措施及井下作业等要求来确定。,对于探井，要考虑原设计井深是否要加深，地质上的变化会使原来的预告难于准确，是否要求井眼尺寸上留有余量以便增下中间套管，以及对岩心尺寸要求等。,要考虑到工艺水平，如井眼情况、曲率大小、井斜角以及地质复杂情况带来的问题。并应考虑管材、钻头库存规格等的限制。,1设计中考虑的因素,套管尺寸与井眼尺寸选择及配合,祝下惠恨实袱兹诉里牟污础财乾撒韶徊佬垃媚入诗撮染塘僳氏锹躁剪帛茬2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,确定井身结构尺寸一般由内向外依次进行，首先确定生产套管尺寸，再确定下入生产套管的井眼尺寸，然后确定中层套管尺寸等，依此类推，直到表层套管的井眼尺寸，最后确定导管尺寸。,生产套管根据采油方面要求来定。勘探井那么按照勘探方要求来定。,套管与井眼之间有一定间隙，间隙过大那么不经济，过小会导致下套管困难及注水泥后水泥过早脱水形成水泥桥。间隙值一般最小在9.512.7mm(3/81/2in)范围，最好为19mm3/4in。,2套管和井眼尺寸的选择和确定方法,套管尺寸与井眼尺寸选择及配合,勤碗俺夯江躯症雍虾拦梗侦颧芹匈继枉判鳖恍称阂在栗樱措碗恼锁氟禽骆2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,3套管及井眼尺寸标准组合,四、套管尺寸与井眼尺寸选择及配合,81/2,蝎袱门果遵佛推印殊碗囊望傈歇衫允沼天棵佬袭蓄揉谢北货赃够抗尚飘驾2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,井身结构设计实例计算分析,例1 某井设计井深4873m，其地层压力梯度和地层破裂压力梯度剖面图如图2-11示。该井无地质复杂层。设计系数取以下值：,S,w,3,S,g,3,S,f,3,S,k,3,P,n,P,a,破裂压力梯度,1450m,3826m,4146m,地层压力梯度,HN,皖明辰赐拌妓剔浩覆惕镶铜秸鸣脑峻息仑滩桩海何讫丧柏帆杭茎陈蒲邪滞2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,1求中间套管初始下入深度,考虑抽汲压力Sw 3,考虑钻柱下放、压力冲动Sg 3,考虑平安因素Sf 3,如按正常工况，那么：,fnr 3,从压力剖面图横坐标上2.209处引垂直线，该垂线与地层破裂压力梯度曲线相交，交点H33。,破裂压力梯度,1450m,3826m,4146m,地层压力梯度,HN,fD,井身结构设计实例计算分析,澜赦丰胜钢描凉坡允憎椒托扇穆韧姜碴补晋伊园逾汹软洗锹攻窗飘查毒梨2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,2验证中间套管下入4146m深度是否有卡套管的危险,其中m=PH2+Sw(PH2即4146m井深地层压力梯度)，PH2=1.74g/cm3,3。,HN=3384m压力剖面图最小地层压力对应的最大井深，代入上式,=23.08MPa,所以中间套管下入井深4146m有卡套管的危险，中间套管下入井深应当,减小。,井身结构设计实例计算分析,改宿方包亲安渐踏锈魄引尧述顺萤顿桶氯赠晌粉芜冰幸立胀微曳尼盎阮蚕2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,求在允许压力差16.56MPa的条件下，中间套管下入深度H,2,H,N,=3384m,m,-S,w,=中间套管下入深度处的地层压力梯度,3,在压力剖面图上找到,3,，,引垂线与,地层压力梯度线,相交，交点即为新计算的中间套管下入深度,3826m,。,破裂压力梯度,1450m,3826m,4146m,地层压力梯度,井身结构设计实例计算分析,狼敛苹大波父赋咒嘲误碘彦欢佣樟衣苹狠密之缨类羡崩袒匪渤姐沏恿眶珍2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,3计算中间尾管最大下入深度H3,4146m-3826m=320m,校核尾管下入4146m井深压差卡钻可能性。钻井尾管下入4146m时采用的钻井液密度=4146m处地层压力梯度+Sw3,P=0.00981(1.776-1.543),因为8.74521.36，下入中间尾管时不会卡尾管。,3溢流条件，压井时中间套管3826m处是否会被压裂，产生地下井喷危险。,3,3,3。,因为1.865fD1450，且相近，所以表层套管下入深度H1=1450m，满足设计要求。,破裂压力梯度,1450m,3826m,4146m,地层压力梯度,井身结构设计实例计算分析,贮恳乎季案财幻羹边犁献葛绵约捷毒惭会酮录摈漂磋牲淹柞透脚驮弊注置2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,5油层套管下入4878m深度是否有卡套管的危险,P=0.009812.113+0.035-1.74,因为16.63521.36，油层套管下入4878m不会卡套管。,这样，该井设计的套管程序如表,套管层次,下入深度m,表层套管,中间套管,中间尾管,油层套管,1450,3826,4146,4878,破裂压力梯度,1450m,3826m,4146m,地层压力梯度,井身结构设计实例计算分析,崇介惨壶脯舔抱湾缠麦沙庆饿詹搀唬殖裁礼越甫挖磐踞芯脓农条对券千依2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,第二章作业,井身结构设计的任务、依据。,有关的根本概念地层压力、地层破裂压力、地层坍塌压力,简述dc指数法、声波时差法预测地层压力的原理和使用的条件。 书面作业,什么是破裂压力？岩石破裂的力学机理是什么？,液压试验确定地层破裂压力的原理、步骤。,坍塌压力是什么？摩尔-库仑准那么的含义和适用范围。,井身结构设计的步骤和根底数据是什么？ 书面作业,熟悉掌握井身结构设计的计算方法,厌燥懊汲鞍守曼衡乒捐蕉民茂蛤硅摊菲像蒲颂拙才连脸祸强酞字甫攫妒展2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油2井身结构设计 钻井与完井工程课件 西南石油,