钻井工程-19-井身结构讲解课件

井身结构中国石油大学（北京）钻井工程1井身结构钻井工程1oilzone中间套管(技术套管)表层套管生产套管(油层套管)一开二开三开2oilzone中间套管表层套管生产套管一井身结构—油井基础，全井骨架固井工程—套管柱设计和注水泥不仅关系全井能否顺利钻进完井，

而且关系能否顺利生产和寿命。

3井身结构—油井基础，全井骨架 3井身结构设计内容：套管层次；每层套管下深；套管和井眼尺寸配合。一、套管的分类及作用二、井身结构设计原则三、井身结构设计基础数据四、裸眼井段应满足力学平衡五、井身结构设计方法（举例）六、套管尺寸和井眼尺寸选择

4井身结构设计 41、表层套管—Surfacecasing

封隔地表浅水层及浅部疏松和复杂层

安装井口、悬挂及支撑后续各层套管2、中间套管—Intermediatecasing

表层和生产套管间因技术要求下套管

可以是一层、两层或更多层

主要用来分隔井下复杂地层3、生产套管—Productioncasing

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

4、尾管（衬管）—Liner一、套管的分类及作用51、表层套管—Surfacecasing一、套管的例：克拉2气田井身结构实施方案

28″导管26″x300m18-5/8″x300m16″x2600m13-3/8″x2600m12-1/4″x封白云岩10-3/4″x100m+9-7/8″x封白云岩8-1/2″*目的层7″尾管*目的层6例：克拉2气田井身结构实施方案 28″导管26″x300m77二、井身结构设计原则

1、有效保护油气层2、有效避免漏、喷、塌、卡等井

下复杂事故，安全、快速钻井3、井涌时，有压井处理溢流能力4、下套管顺利，不压差卡套管8二、井身结构设计原则8抽吸压力系数Ｓｂ：0.024~0.048g/cm3激动压力系数Ｓｇ：0.024~0.048g/cm3压裂安全系数Ｓｆ：0.03~0.06g/cm3井涌允量Ｓｋ：0.05~0.08g/cm3压差允值△P：△PN=15~18MPa

△P

A=

21~23MPa6个设计系数：孔隙压力剖面

破裂压力剖面

坍塌压力剖面

漏失压力剖面•4个剖面：三、井身结构设计基础数据9抽吸压力系数Ｓｂ：0.024~0.048g/cm3四、裸眼井段应满足的力学平衡（1）防井涌（2）防压差卡套管（3）防井漏（4）防关井井漏10四、裸眼井段应满足的力学平衡（1）防井涌10其中：——钻井液密度，——裸眼段内使用的最大钻井液密度，——裸眼段钻遇最大地层压力的当量泥浆密度，——最大地层孔隙压力所处的井深，m——裸眼段钻遇最小地层压力的当量泥浆密度，——最小地层孔隙压力所处的井深，m——裸眼段最小地层破裂压力的当量泥浆密度，——套管鞋处地层破裂压力的当量泥浆密度，——套管下入深度，m11其中：11五、井身结构设计方法

1、求中间套管下入深度初选点D21

（1）不考虑发生井涌由计算出ρf，在破裂压力曲线

查出ρf所在的井深D21，

即为中间套管下入井深初选点。

12五、井身结构设计方法12（2）考虑可能发生井涌

由试算法求ρf

先试取一个D21，计算ρf，将计算ρf

与查图ρf’比较，

ρf≤ρf’，D21为中间套管初选点否则，重新试算。一般情况下，在新探区，取以上两种条件下较大值。13（2）考虑可能发生井涌132、验证中间套管下到深度D21是否被卡（1）首先求裸眼可能存在的最大静压差：

ρpmax：钻进至D21遇到的最大地层压力当量泥浆密度。Dmin：最小地层孔隙压力所处的井深，m•若，不卡，D21为中间套管下入深度D2。•若，会卡，中间套管应小于初选点深度，

需根据压差卡钻条件确定中间套管的下深。

142、验证中间套管下到深度D21是否被卡14（2）求压差条件下允许的最大地层压力在地层压力曲线上找出深度即为中间套管的下深D2

。15（2）求压差条件下允许在地层压力曲线上找出3、求钻井尾管下入深度初选点D31

根据D2处地层破裂压力，求出继续向下钻进时裸眼段允许最大地层压力

试算法：先试取一个D31，计算，若计算与实际值接近且略大，则D31为尾管初选点，否则重试。163、求钻井尾管下入深度初选点D31164、校核尾管下到D31是否被卡

校核方法同2，△PN

换成△PA5、计算表层套管下入深度

D1

根据D2

处地层压力，计算若钻进到D2发生井涌关井，表层套管鞋处承受压力当量密度：

试算：试取D1，计算≤查得ρfE,确定

D1否则重试。174、校核尾管下到D31是否被卡试算：试取D1，17设计举例某井设计井深为4400m；地层孔隙压力梯度和破裂压力梯度剖面如图。试进行该井井身结构设计。给定设计系数：Sb=0.036；

Sg=0.04；

Sk=0.06；

Sf=0.03；

ΔPN

=12Mpa;

ΔPA

=18MPa;18设计举例18解：由图上查得

（1）中间套管下入深度初选点

由试取D21=3400m，代入上式得：由破裂压力曲线查得且接近，故确定D21=3400m。19解：由图上查得19（2）校核中间套管是否会被卡

由ρP曲线，钻进到深度D21=3400m时，

遇到最大地层压力

因由因ΔP＞ΔPN=12MPa,故中间套管下深应浅于初选点。查得=1.435对应D2=3200m。20（2）校核中间套管是否会被卡20

（3）确定尾管下深的初选点D31由ρf曲线查得：由：

试取D31=3900m，得由ρp曲线，故确定初选点D31=3900m.21（3）确定尾管下深的初选点D3121（4）校核是否会卡尾管

计算压差：

因为，故确定尾管下深为D3=D31

=3900m。22（4）校核是否会卡尾管22（5）确定表层套管下深D1

由：试取D1=850m,代入上式计算得由ρf曲线查得故确定D1=850m。23（5）确定表层套管下深D1试取D1=850m,六、套管尺寸和井眼尺寸选择

目前我国使用最多的套管/钻头系列是：套管和井眼尺寸确定一般是由内到外进行

根据采油要求油层套管尺寸匹配钻头……

套管与井眼间间隙与井身质量、固井水泥环强度要求、下套管时井内波动压力、套管尺寸等因素有关，9.5mm～19mm。目前，根据套管层次不同，已基本形成了较稳定的系列。24六、套管尺寸和井眼尺寸选择套管和井眼尺寸确定一般是由内到外2525

28″导管26″x300m18-5/8″x300m16″x2600m13-3/8″x2600m12-1/4″x封白云岩10-3/4″x100m+9-7/8″x封白云岩8-1/2″*目的层7″尾管*目的层克拉2气田典型井身结构26 28″导管26″x300m16″x260030"20"16"10-3/4"13-3/8"9-5/8"2.162.182.30泥线90m2730"20"16"10-3/4"13-3/8"9-5/8"2井身结构中国石油大学（北京）钻井工程28井身结构钻井工程1oilzone中间套管(技术套管)表层套管生产套管(油层套管)一开二开三开29oilzone中间套管表层套管生产套管一井身结构—油井基础，全井骨架固井工程—套管柱设计和注水泥不仅关系全井能否顺利钻进完井，

而且关系能否顺利生产和寿命。

30井身结构—油井基础，全井骨架 3井身结构设计内容：套管层次；每层套管下深；套管和井眼尺寸配合。一、套管的分类及作用二、井身结构设计原则三、井身结构设计基础数据四、裸眼井段应满足力学平衡五、井身结构设计方法（举例）六、套管尺寸和井眼尺寸选择

31井身结构设计 41、表层套管—Surfacecasing

封隔地表浅水层及浅部疏松和复杂层

安装井口、悬挂及支撑后续各层套管2、中间套管—Intermediatecasing

表层和生产套管间因技术要求下套管

可以是一层、两层或更多层

主要用来分隔井下复杂地层3、生产套管—Productioncasing

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

4、尾管（衬管）—Liner一、套管的分类及作用321、表层套管—Surfacecasing一、套管的例：克拉2气田井身结构实施方案

28″导管26″x300m18-5/8″x300m16″x2600m13-3/8″x2600m12-1/4″x封白云岩10-3/4″x100m+9-7/8″x封白云岩8-1/2″*目的层7″尾管*目的层33例：克拉2气田井身结构实施方案 28″导管26″x300m347二、井身结构设计原则

1、有效保护油气层2、有效避免漏、喷、塌、卡等井

下复杂事故，安全、快速钻井3、井涌时，有压井处理溢流能力4、下套管顺利，不压差卡套管35二、井身结构设计原则8抽吸压力系数Ｓｂ：0.024~0.048g/cm3激动压力系数Ｓｇ：0.024~0.048g/cm3压裂安全系数Ｓｆ：0.03~0.06g/cm3井涌允量Ｓｋ：0.05~0.08g/cm3压差允值△P：△PN=15~18MPa

△P

A=

21~23MPa6个设计系数：孔隙压力剖面

破裂压力剖面

坍塌压力剖面

漏失压力剖面•4个剖面：三、井身结构设计基础数据36抽吸压力系数Ｓｂ：0.024~0.048g/cm3四、裸眼井段应满足的力学平衡（1）防井涌（2）防压差卡套管（3）防井漏（4）防关井井漏37四、裸眼井段应满足的力学平衡（1）防井涌10其中：——钻井液密度，——裸眼段内使用的最大钻井液密度，——裸眼段钻遇最大地层压力的当量泥浆密度，——最大地层孔隙压力所处的井深，m——裸眼段钻遇最小地层压力的当量泥浆密度，——最小地层孔隙压力所处的井深，m——裸眼段最小地层破裂压力的当量泥浆密度，——套管鞋处地层破裂压力的当量泥浆密度，——套管下入深度，m38其中：11五、井身结构设计方法

1、求中间套管下入深度初选点D21

（1）不考虑发生井涌由计算出ρf，在破裂压力曲线

查出ρf所在的井深D21，

即为中间套管下入井深初选点。

39五、井身结构设计方法12（2）考虑可能发生井涌

由试算法求ρf

先试取一个D21，计算ρf，将计算ρf

与查图ρf’比较，

ρf≤ρf’，D21为中间套管初选点否则，重新试算。一般情况下，在新探区，取以上两种条件下较大值。40（2）考虑可能发生井涌132、验证中间套管下到深度D21是否被卡（1）首先求裸眼可能存在的最大静压差：

ρpmax：钻进至D21遇到的最大地层压力当量泥浆密度。Dmin：最小地层孔隙压力所处的井深，m•若，不卡，D21为中间套管下入深度D2。•若，会卡，中间套管应小于初选点深度，

需根据压差卡钻条件确定中间套管的下深。

412、验证中间套管下到深度D21是否被卡14（2）求压差条件下允许的最大地层压力在地层压力曲线上找出深度即为中间套管的下深D2

。42（2）求压差条件下允许在地层压力曲线上找出3、求钻井尾管下入深度初选点D31

根据D2处地层破裂压力，求出继续向下钻进时裸眼段允许最大地层压力

试算法：先试取一个D31，计算，若计算与实际值接近且略大，则D31为尾管初选点，否则重试。433、求钻井尾管下入深度初选点D31164、校核尾管下到D31是否被卡

校核方法同2，△PN

换成△PA5、计算表层套管下入深度

D1

根据D2

处地层压力，计算若钻进到D2发生井涌关井，表层套管鞋处承受压力当量密度：

试算：试取D1，计算≤查得ρfE,确定

D1否则重试。444、校核尾管下到D31是否被卡试算：试取D1，17设计举例某井设计井深为4400m；地层孔隙压力梯度和破裂压力梯度剖面如图。试进行该井井身结构设计。给定设计系数：Sb=0.036；

Sg=0.04；

Sk=0.06；

Sf=0.03；

ΔPN

=12Mpa;

ΔPA

=18MPa;45设计举例18解：由图上查得

（1）中间套管下入深度初选点

由试取D21=3400m，代入上式得：由破裂压力曲线查得且接近，故确定D21=3400m。46解：由图上查得19（2）校核中间套管是否会被卡

由ρP曲线，钻进到深度D21=3400m时，

遇到最大地层压力

因由因ΔP＞ΔPN=12MPa,故中间套管下深应浅于初选点。查得=1.435对应D2=3200