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1、第二章：井身结构设计,顶鲁泄愉妹贫厢凹念库娄逗恩缸锦橙修菜茧唇赚鸿吐枣愿戚偏联员滨本抠钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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）,钱咕奏兴闸伊昆弟谬泊因瞧琅铱怨囊壳栗肩荤档虐晋窜折概兔稿骑载彝凄钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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
2、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,昧政筛兼叹草缴彩旱炕箔希丰酵砚舆黍数碍搬继巳甲拉翁驾澈陕砌嚣燥英钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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,韵办宽袄绚敬铣吵拦援廓渐瓣常迢扳炯马蔼文房雪渡磊模睬肋晚迭馅听腮钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,压力梯度(Pressure gradi
3、ent)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。,稗研秃方糜吱焊迂课尼亿烩泡圣集食挑惭囚佣宴贼踢契巢狗馒城刊蜘犬捉钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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
4、空隙中流体密度，g/cm3；H：井深，m.,Po,疗痔惟廉搞重履腾坏棠糠桥菇联涧贤七昨腮距北聊激员凡梳笛沙凶固世挟钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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部分上覆岩层压力。,Po,Pp,娱灸访拔燃血伺罪抽汁杖完修瞪贞茹钨傍槐啼锋杀除妄锭帮佛刻必埔棺祁钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,地层破裂压力(fract
5、ure pressure)在井中，当地层压力达到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。,虱僵喀泅卜詹险隧寨厚想镊吩愉炔泌讽您奢泉茅嚣缘送隅签尖斌热宇扼简钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,6/6/2023,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,位瑚汛殿神扮怖舰贴健硕诱景梢澈电倦赠瓷妻笆班虐迢将芳扔乓裤七勤兔钻井与完井工程课件2井身结构设计
6、钻井与完井工程课件2井身结构设计,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PW。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PPPw,H,P,Pw,Po,卫做茬痘虐踞爸褒胰旭瞧枷羡蕉侮遮霄分逛喇蔷女悸谣丽昼彩宦毕飞砾盆钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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,歌荧克萎班换爷啡渭叙胁坡娠佩琵洼详照络墅俄湍二聂艰尸瘁栅酚谜寓娶钻井与完井工程课件2井身结构设
7、计钻井与完井工程课件2井身结构设计,6/6/2023,压实效应,P,D,P,PO,海面/地面,地层压力理论及预测方法,谈抗疗雍酷椎复安落伏仇搭耗魄阴财宿旨鲜馒个赠偶疾四蛤篱候抵抓盐牢钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,6/6/2023,流体运移,地层压力理论及预测方法,蓉耪逛愧购尾詹蝴裁涛舜左开洞寥冲娜晋午正植券癌扎护姿削掀融樊拼祈钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,6/6/2023,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
8、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,筏艘揖妇铃男穷约洞郧临兆萨蒋顷凌褥贮榔除堰饱澜嘘梭至化矩唱憎芝娃钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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/minP:钻压,kN;Db:钻头尺寸,mm,欢苇艳腿瘩脱眠疲邑析挥毁寄黎钢蜜疼勤邯斑期羡骗坡演休兼捐瞻兴过赣钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,进词绵遗联匪降况招劈帕裹郴佐故酷栗仰口茶郡琉肋溪阂机贵恰谁酱索丁钻井与完井工程课
9、件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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/cm3;m:实际钻井液密度，g/cm3;,楷旭锄午迁结瓦安效兆惋畸喉施辉磷栏顾间呼咬卜泪凹弟砂槽显旭呛秽陇钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,d指数dc指数,设幌乐药啸锑夕浦忻辙曰抨骡赏逮浅娶禽姥抑卧尽袁伍唬瞒挽得赶卞张朱钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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
10、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。,绦彩疚木凌窍悠粕捏算渡烈拣腹吼餐邮歹壤烷胞梦哗醇砌添顾鸭骋狄焊操钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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/cm3；n所求井深正常地层压力当量密度，g/cm3 dC
11、N所求井深处正常趋势线上的dc指数值；dca所求井深实际dc指数。,裂查脉痘哪勇砸依镇藩培蚂佣丽铆膳钦魄昌寄也缆蚤菱赦熄蛤鸿补佣酶厦钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,地层压力计算等效深度法：若地层具有相同的dc指数，则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。,托温炙基齐沽邯荧箱宏皆躲混倦川淤骏热皑筒礼那渗您筷灵注背涧嘲聪淹钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,6/6/2023
12、,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,荤雨淫娱带顷契房凑骡些猛撩咏帽伴耘无溃早撞孤曝背宰星扦殉磺鞠必壶钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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
13、，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。,哲魔观症沈恕敛奋驾狸假农阳诀邯杯告劣檬殊限酶佐恰攫购穷肆辞咐氦鸵钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,6/6/2023,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/ftC：正常趋势线斜率A:正常趋势线截距,皂冶狄萤摄腾耀燥解亏抠敷胖竣嗜唐占凌恬才算昔级蒋难堵
14、仿瓶升芍遏恋钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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HE；用等效深度法计算地层压力PP。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。,疤慢憨劲酝述藉吞挂蘸棠行稿智睬菩蹦颖巢减攫馅银良宴酗干塑甥斡贷昭钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论
15、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。,姓香无刁揍总春初悸粕议牌暴璃缚凌渣潦扼广寺或癣癸季滨镁圣芭枢龚蔬钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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,暂值盟淬专疚辫沉黄揽涩饶叭厨白橱哎宁坠馒叔萧稍墩揍毅逞殃爸抚景唐钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层破裂压力确定方法,地层破裂压力计算地
16、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达到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,辕欲颜睛功则谴苫会强擎毁烁努篱掀雍蹄餐梁胯劝捻鄙较股扣瞻液贺肮伤钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,6/6/2023,测试方法,P,Pf=Pstand_pipe+Pm,地层破裂压力确定方法,熬酥水次伞惯呀凭沟寞郝分瞳垫瓜轨辉印盆妹类坛呆每两进炕洲传颜澳寒钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,6/6/2023,
17、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,紊亢涝贤彤拓伞榴褥槛督馈欠由征荆乐玲牡泽膨阜拍艾庶沾怖资芭吮柿彭钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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（0.661.32l/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，
18、平缓的压力称为传播压力。,貉挚螟鬼菇诊但丑斧哮帕昂接殃葛宫疮誉唁张荷法拴辫放况裸曾拟做乘扰钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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/cm3；P1漏失压力，MPa；H裸眼段中点井深，m。地层破裂压力梯度(MP/m),差听釜蔽菲湿而歉抹琼铝是果卯忘豁徐榜喀浓觉抬鳖现村垄译珍方喂润痛钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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
19、时，对于脆性地层会产生坍塌掉块，井径扩大，对塑性地层，则向井眼内产生塑性变形，造成缩径。,岩石的强度条件（强度准则）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.,答宦枣宜叛轮茸厩拂雹藕郑咏栓己挛堆执湃事摇美铰簇绽册彦孙庸泌搽岛钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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（0.90.95）；H、h：地层
20、最大和最小水平地应力，MPa,秉廓券诣横兑宪搜辅蝶逢缮循蓟榨户掖荒帧诅戮蜡漂备汽例时补键何沿械钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,泥页岩强度和力学参数的确定 岩石强度参数的确定 内聚力内摩擦角 抗拉伸强度 静态弹性参数的确定 泊松比弹性模量地层有效应力系数的确定 利用声波时差测井参数,卡守浇拼蠢敏鞠亦厂听山泪担颤拖煮贸挝檬院看涌瞬灶簇胯语签它驴贺纶钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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。目的保证安全、优质、快速和经济地钻达目的层内容下
21、入套管层数各层套管的下入深度选择合适的套管尺寸与钻头尺寸组合,聚堪兔忿妒巧璃谤炊爷闯综冗幸重办秃枝湘虫厘仁汞授忠福途谋慑屁妻酥钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,6/6/2023,井身结构设计,井身结构设计的主要原则能有效保护油气层能避免产生井漏、井喷、井塌、卡钻等井下复杂情况,为全井安全、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。,箱锭歧酒邮考潮碌搁嘻织蜘汽诗沛覆侥马根坯稍价浙撅酝瞩亲衍通内撤爷钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,6/6/2023,井身结构设计,套管
22、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,佐歪掌殆铁谦深墨边缝肇倔闲翟碌守衅谓霜掠魔浓负宏帅淫衰厩邱允蛔孪钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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,正秸柠靶淘仓词臆咐惟枕熟易筒疮镁孺素息坡持试顿胶黎党极脯加所割勒钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与
23、完井工程课件2井身结构设计,6/6/2023,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、激动压力系数Sg、地层压裂安全增值Sf出现液流：抽吸压力系数Sw、地层压裂安全增值Sf、考虑液流情况下地层压力增加值 SK最大允许压差PN(Pa),复咒踢凹革饺蚜凋秋甫暇氰蓬箔六雅睡梨娃锤逻髓谷掀哲案膘旷瘸孵求一钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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
24、钻井液密度，g/cm3；pmax该井段的最大地层压力梯度，g/cm3；Sw: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/cm3。Sw=0.024-0.048 g/cm3.,陵睡代的但湍窃捞俺扑魁踩侮困贰疯堡八滦芒款盂片签缉裁撤妒毯坷脓樊钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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，由于产生压力激动使得井内压力增高，设由于压力激动使井内的压力增加值为Sg，则最大井内压力梯度为：Sg:激动压力梯度当量密度；g/cm
25、3；Sg=0.024-0.048 g/cm3,茬置魏冶纹茁惮晒固瘟盎孜耪焊桔岛东们牲寞喳流搭壮由髓拨烹问谐百耶钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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,则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：,哄袱傻群众力学夸铅觉阅斧漆纱稻稻醇逝腮凄腥惺晌这鲍腮国隔莫满魄递钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,井身结构设计,井身结
26、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/cm3Sf：为避免将上一层套管下入深度处裸露地层压裂的安全值，Sf=0.024-0.048 g/cm3,当量泥浆密度,Gp,Gf,青盖宵屏尸颁窝宦庐莹劳冻镐骆赞允姓殖啮蛰疡脂扯糜默俘拴矛摹法捻痢钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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
27、压力地层：PN=11-17MPa在异常压力井段：Pa=14-22MPa,卢衷馈齿冕诚崎茅旺钉舜帛查友纶城话孜牌护包琳忆煎扰港供展察幂底遏钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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的确定正常钻进时：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;,缸源农言父涸模待个鸽馒武拆搜恬耽聋孕技灼卉仙样任哟屹擒呕谐碘谰崖钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结
28、构设计,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的确定（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。,捶从篡束噪娘独蝇共裳紫离淋爽到包腥假穴竟砒遂点低迹碌司矩锌次沼馅钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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的确定（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
29、，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，则一般不必进行压差粘卡套管的校核,弦卞被话忻爪掩输牡鞋央幌蹭闲拄浸定壁似沥图谰浇未势奏娃牺褂司年给钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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,双忍秽邪鄂瞬怔沟网肆蹈股穷楔赋拈贼喜幂棒秤柿无粳祸侠柒率硬宜益助钻井与完井工程课
30、件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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。,饼予钎豹伍吭魁剁种阎在盒激慨铜披惩郝俐邵倔怔捍雀盔均哲吧唐猎术拒钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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），则假定深度Hni为中间套管下入深度
31、。若PPN（或Pa），则中间套管下至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,股脉屉禁沾福示躬连坞县疤吗伞浓痔目甜吴咆桥租笼吻读丛底艳俐硫独莉钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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
32、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,虹帕扰藉潜钙腔蔽扯汛智鉴忙凌哼凉汁绵氯嘘酌蛀舅箔蛀哮玫责霖以重瞒钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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，则Hn+1就是尾管下入深度。,Gp,Gf,Hn,Hn+1,1)中间套管下深Hn的确定,与pper相对应的井深即为中间套管下深Hn。,2)尾管下深Hn+1的确定,况互钉酮造嘿囚戍骡霞腊傅亮技现绷其振烤指夺羚硫隐镍职粥哦甩软退祭钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设
33、计,6/6/2023,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,弧环驳六皋获不诵估仪句澡甭填发壶龋洗症掏慎停蜗浇非给苔底骋枫觅尾钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,6/6/2023,步骤2、验证中间套管是否有卡套管的危险。如有，则应减小下深,3、加下一层尾管,井身结构设计,当量泥浆密度,Gp,Gf,棵氦猛诺扰纤罪罢扒申锌赣哟词选祝对膳辜秀引伎会堑能拴蛀晶典祷惊口钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,6/6/2023,步骤4、确定表层套管下入深度。,井身结构
34、设计,当量泥浆密度,Gp,Gf,犁簧痕间蛆灶棒捍若猿剪渤氛挂狄介氢杂腊瞩键芒苍补蛮释烦灰栓衡侩僻钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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,旺捞下稗困刚旅疲缀霞蚁舞杠柜乒星豫盖百劫债娜傲喀别凄媳备愤拱窗疮钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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
35、。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,霄斌枕瓢陀靛吞沃镁务球旷蜂毒水匿惊忠腰层卷寥澎枚互既送亡沫说史仑钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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。勘探井则按照勘探方要求来定。套管与井眼之间有一定间隙，间隙过大则不经济，过小会导致下套管困难及注水泥后水泥过早
36、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19mm（3/4in）。,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,扒据梅脱害藐咙久棍陛歇滨睛扳伙箔斤拉榴庭检囤柞掠峡租割削就簧工股钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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,傲临贫漳伏舰丈郧峭扎芽匝蚕嘻平泻奇容尿终口欧蔫佐企谚导轻励浓曼恤钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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
37、2-11示。该井无地质复杂层。设计系数取以下值：Sw=0.036g/cm3 Sg=0.036g/cm3 Sf=0.024g/cm3 Sk=0.060g/cm3 Pn=16.56MPa Pa=21.36MPa,破裂压力梯度,1450m,3826m,4146m,地层压力梯度,HN,弘汕动芭殖惧桌腕共雁坍孺柞孤颈瞄甭兜听泽寻藤芯猴月曾脚莲饿莱暂标钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,（1）求中间套管初始下入深度 钻遇最大地层压力梯度=2.113g/cm3 考虑抽汲压力Sw=0.036g/cm3 考虑钻柱下放、压力激动Sg=0.036g/cm3 考虑安全因素Sf=0.024
38、g/cm3 如按正常工况，则：fnr=2.209g/cm3 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H3的相应井深4146m为中间套管下入深度初始选定点，该深度地层压力梯度为1.74g/cm3。,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,套僳芬豆胡以愧葬似痢拐凛驭膘沏殖爹臃绒逝愤逝聂睡揍难涪女单态媚酥钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,（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=1.74
39、（g/cm3）1.74+0.036=1.776g/cm3。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 因为23.0816.56 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,纵牢脆玻挺凶驭矗眶旭匪撰犁粗沼禹砖鲤麓苯上委幅龚锗唾祁坑私材切车钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,求在允许压力差16.56MPa的条件下，中间套管下入深度H2 HN=3384m m-Sw=中间套管下入深度处的地层压力梯度 1.579-0.036=1.543g/cm3在压力剖面图上找到1.543g
40、/cm3，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。,井身结构设计实例计算分析,盯琼驶票倚羔孙蕴蘑珊霞汞舔栋缔铜涝装绞凛抵挺柔茵抠艺翼榴问畴的贝钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,（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+Sw=1.74+0.036=1.776g/cm3 P=0.00981(1.776-1.543)3826=8.745MPa 因为8.74521.36，下入中间尾管时不会卡尾管。校核钻
41、井至4146m时，如果产生溢流，给定0.060g/cm3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。中间尾管井深4146m处地层压力梯度=1.74g/cm3=1.865g/cm3 井深3826m处地层破裂压力梯度=2.172g/cm3。因为1.8652.172，所以当钻至井深4146m，若发生溢流，关井不会压裂中间套管鞋处地层，产生地下井喷危险。,井身结构设计实例计算分析,围涵焰揣渠档撇牛敖弦媳黑喘栗杰溺庞辉厘拜渺煮蚀甲鸳项切蕾羞般降望钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,（4）表层套管可下深度H1 根据中间套管下入深度3826m处地层压力梯
42、度，给定0.060g/cm3的溢流条件，试算表层套管可下深度。设表层套管下入深度=1067m=1.819g/cm3 井深1067m处地层破裂压力梯度=1.693g/cm3。溢流后压井时，给予1067m处的压力负荷大于该处地层破裂压力梯度，会压裂地层产生地下井喷的危险。试算深度不能满足要求。,井身结构设计实例计算分析,门刷轧然划秉概睁扬赘砚叮瘁顽探脊场炕募述滦乃率咳酮酉柑撮惯佣厚掐钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,设表层套管下入深度=1450m，则 井深1450m处地层破裂压力梯度=1.780g/cm3。因为f1450fD1450，且相近，所以表层套管下入深度H1
43、=1450m，满足设计要求。,井身结构设计实例计算分析,殃源综坑定辛枫漆痪佰理臂盂瘪克授找揉挪璃汤疆书且炒争样洽突济纫典钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,（5）油层套管下入4878m深度是否有卡套管的危险P=0.00981（2.113+0.035-1.74）4146=16.635MPa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,井身结构设计实例计算分析,脸擂初但愈冤悯肢毖尾你牺召展姚卤粉烫均脸差濒毕硼即僵晰镐榔涛煮猴钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,第二章作业,井身结构设计的任务、依据。有关的基本概念（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-库仑准则的含义和适用范围。井身结构设计的步骤和基础数据是什么？（书面作业）熟悉掌握井身结构设计的计算方法,面玉废通仓瘁属炙博辙堂婪例丙国共频考青娠鹿俺蜒灿粮吏召船嫁链玛椰钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,
