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顺南超深水平井分段完井管柱优化设计方法汇报人：2024-01-14

引言顺南超深水平井地质特征分段完井管柱设计原则与方法顺南超深水平井分段完井管柱优化设计现场应用与效果评价结论与展望

引言01

顺南地区地质条件复杂01顺南地区地质构造复杂，地层倾角大，地应力高，给超深水平井的钻井和完井带来了极大的挑战。完井管柱设计的重要性02完井管柱是连接井口和井底的“桥梁”，其设计合理性直接关系到钻井安全和油气井产能。研究的必要性03针对顺南地区的特殊地质条件，开展超深水平井分段完井管柱优化设计研究，对于提高钻井成功率、保障油气井产能具有重要意义。研究背景和意义

国外在完井管柱设计方面起步较早，已经形成了较为完善的理论体系和技术方法，如有限元分析、多目标优化等。国外研究现状国内在完井管柱设计方面虽然起步较晚，但近年来发展迅速，已经在多个油田开展了相关研究和应用。国内研究现状随着计算机技术和人工智能的发展，完井管柱设计将越来越智能化、精细化，能够实现更加复杂条件下的优化设计。发展趋势国内外研究现状及发展趋势

本研究将针对顺南地区的特殊地质条件，开展超深水平井分段完井管柱优化设计研究，主要包括管柱结构设计、材料选择、强度校核、优化算法等方面。研究内容本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法，首先建立完井管柱的数学模型，然后利用有限元软件进行数值模拟分析，最后通过实验验证优化设计的有效性。技术路线研究内容和技术路线

顺南超深水平井地质特征02

顺南地区地层主要由砂岩、泥岩和碳酸盐岩组成，岩石硬度大，研磨性强。岩石类型地层孔隙度低，渗透率差，属于低孔低渗储层。物性参数受构造运动影响，地层压力系数较高，且存在异常高压地层。地层压力地层岩性与物性

顺南地区位于塔里木盆地南部，构造复杂，断层、褶皱发育。地质构造地应力状态地质风险受区域构造应力影响，地应力分布不均，存在高应力集中区。地质构造复杂性和地应力不均性给钻井和完井带来较大风险。030201地质构造与地应力

顺南超深水平井井眼轨迹长、曲率大，存在多个靶点。井眼轨迹采用多层套管程序，以满足不同地层压力和井眼稳定需求。井身结构长井段水平钻井、复杂地层钻井液技术、套管下入与固井技术等是钻井过程中的主要技术难点。钻井技术难点井眼轨迹与井身结构

分段完井管柱设计原则与方法03

经济合理性在满足工程要求的前提下，尽量降低管柱成本，提高经济效益。技术可行性采用成熟的技术和工艺，确保管柱设计的可实施性和有效性。安全可靠性确保管柱在超深水平井中的稳定性和安全性，防止井壁坍塌和管柱失效。设计原则

03基于经验公式的管柱设计根据经验公式和现场数据，进行管柱设计和校核，确保设计结果的合理性和可靠性。01基于力学分析的管柱设计通过建立管柱力学模型，分析管柱在井下的受力情况，优化管柱结构和尺寸。02基于数值模拟的管柱设计利用数值模拟技术，模拟管柱在井下的工作状态，评估管柱性能并进行优化设计。设计方法

井眼轨迹参数管柱材料参数完井液性能参数温度和压力参数关键参数确定包括井斜角、方位角、井眼曲率等，这些参数决定了管柱在井下的形态和受力情况。包括密度、粘度、压缩性等，这些参数影响管柱外载的大小和分布。包括管材强度、弹性模量、密度等，这些参数影响管柱的承载能力和稳定性。包括井底温度、井口压力等，这些参数影响管柱的热膨胀和受力情况。

顺南超深水平井分段完井管柱优化设计04

123根据井身结构、地层特性和完井需求，设计合理的管柱组合，包括油管、套管、尾管等，确保管柱整体强度和稳定性。管柱组合设计针对顺南超深水平井的特点，优化封隔器位置，提高封隔效果和管柱稳定性，降低完井风险。封隔器位置优化根据管柱受力情况和完井需求，选择合适的管柱连接方式，如螺纹连接、焊接等，确保连接强度和密封性。管柱连接方式选择管柱结构优化设计

根据井身结构、地层特性和完井需求，选择合适的封隔器类型，如压缩式封隔器、膨胀式封隔器等，确保封隔效果和管柱稳定性。封隔器类型选择针对顺南超深水平井的特点，优化封隔器配置，包括封隔器数量、位置、尺寸等，提高封隔效果和管柱稳定性。封隔器配置优化明确封隔器的性能要求，如耐温、耐压、耐磨损等，确保封隔器在恶劣环境下正常工作。封隔器性能要求封隔器选型与配置优化

管柱强度校核根据管柱受力分析结果，对管柱强度进行校核，确保管柱在完井过程中不发生强度失效。管柱稳定性评估评估管柱在完井过程中的稳定性，包括轴向稳定性、径向稳定性等，确保管柱在完井过程中不发生失稳现象。管柱受力分析建立管柱受力分析模型，考虑井身结构、地层特性、完井操作等因素对管柱受力的影响，进行准确的受力分析。管柱受力分析与校核

现场应用与效果评价05

应用范围顺南超深水平井分段完井管柱优化设计方法已在多个油田区块成功应用。施工过程在施工过程中，该方法能够确保管柱安全下入