固井和完井讲解.ppt

第七章 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 完井 钻开生产层 完井井底结构 完井井口装置 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 1、表层套管 2、生产套管（油层套管 3、中间套管（技术套管） 4、尾管（衬管） 第一节 井身结构设计 一、套管的分类及作用 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） 二、井身结构设计的原则 五、裸眼井段应满足的力学平衡条件 六、套管层次和下深的设计方法 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 3、求钻井尾管下入深度的初选点D31 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： 七、设计举例 某井设计井深为 4400 m，地层孔隙压力梯度和地层破裂压力梯度剖面如图7-2。给定设计系数：Sb=0.036 ；Sg=0.04 ;Sk=0.06 ；Sf=0.03；△PA =12 MPa；△PN=18 MPa，试进行该井的井身结构设计。 （2）校核中间套管是否会被卡 由地层压力曲线上看出，钻进到深度D21=3400m时，遇到的最大地层压力就在3400m处。查得：ρp3400=1.57g/cm3，ρpmin=1.07g/cm3，Dmin=3050m。 由 △P=(ρpmax1+Sb -ρpmin)×Dmin×0.00981 △P=（1.57+0.036 - 1.07）×3050×0.00981=16.037 MPa 因 △P △PN =12MPa，故中间套管下深应浅于初选点。 由： 在地层压力曲线上查得对应pper=1.435的深度为3200m。 最后确定中间套管下深为D2=3200m。 （3）确定尾管下入深度初选点D31 由破裂压力曲线上查得： ρf3200=2.15g/cm3； 由： 试取D31=3900m，代入上式算得：ρpper=2.011g/cm3； 由地层压力曲线查得ρp3900=1.94 ρpper=2.011 g/cm3 ，且相差不大，故确定初选点D31=3900m。 （4）校核是否会卡尾管 计算压差：△P=（1.94+0.036 - 1.435）×3200×0.00981=16.98 MPa 因为△P △PA，故确定尾管下深为D3=D31=3900m。 （5）确定表层套管下深D1 由 试取D1=850m，代入上式计算得： ρfE=1.737 g/cm3 。 由破裂压力曲线查得ρf850=1.74 g/cm3 ， ρfE ρf850 ，且相近，故确定D1=850m。 最后设计结果： 八、套管尺寸与钻头尺寸的选择 第二节 套管柱强度设计 （1）结构特点：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。 二、套管柱受力 3、内压力计算 三、套管的强度 2、套管的抗外挤强度 外挤载荷作用下的破坏形式： 径厚比较大时，失稳破坏（失圆、挤扁）； 径厚比较小时，强度破坏。 根据现有套管尺寸，绝大部分是失稳破坏。套管开始丧失稳定性时的外挤压力值称为其抗挤强度。 抗挤强度可以在钻井手册或套管手册中查到。 4、双向应力下的套管强度 双向应作用下套管强度的变化： 第一象限：拉伸与内压联合作用，轴向拉力的存在下使套管的抗内压强度增加。 第二象限：轴向压缩与内压联合作用。在轴向受压条件下套管抗内压强度降低。 第三象限：轴向压应力与外挤压力联合作用。在轴向受压条件下套管抗外挤强度增加。 第四象限：轴向拉应力与外挤压力联合作用。轴向拉力的存在使套管的抗挤强度降低。由于这种情