新型固井与完井.ppt

第七章 固井和完井;第一节 井身结构设计;第一节 井身结构设计;二、井身结构设计的原则;三、井身结构设计的基础数据;四、确定套管层次和下深的基本思路;五、裸眼井段应满足的力学平衡条件;?p;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 （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、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;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 ：;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???钻头尺寸的选择;第二节 套管柱强度设计;1. 套管 （3）钢级（API 标准）：数字×1000为套管的最小屈服强度（kpsi）。 H-40，J-55，K-55，C-75，L-80，N-80，C-90，C-95，P-110，Q-125。 （4）螺纹类型（API标准） 短圆（STC）、长圆（LTC）、梯形（BTC）、直连型（XL） 2、套管柱 由同一外径、不同钢级、不同壁厚的套管用接箍连接组成的管柱。特殊情况下也使用无接箍套管柱。;二、套管柱受力;1、套管轴向拉力的计算;2、外挤压力计算;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 ;按拉为正、压为负，根据强度破坏条件可画出椭圆图形：;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。由于这种情况在套管柱中是经常出现的。因此在套管柱设计中应当考虑轴向拉力对抗挤强度的影响。 ;考虑轴向拉力影响时的抗外挤强度计算公式：;四、套管柱强度设计;2、各层套管柱的设计特点 表层套管：主要考虑内压载荷。 技术套管：既要有较高的抗内压强度，又要有抗钻具冲击磨损的能力。