石油钻探固井技术优秀PPT.ppt

硕士级现代完井工程概述概述概述概述概述概述概述第一节井身结构设计二.井身结构确定的原则
能有效的保护油气层，使不同压力梯度的油气层不受钻井液的污染。
应避免漏、喷、塌、卡等复杂情况发生，为全井顺利钻进创造条件。
钻下部高压地层时，所用较高密度钻井液形成的液柱压力，不压裂上层套管鞋处薄弱的裸露地层。
下套管过程中，应不发生压差卡套管。
套管与井眼、下次钻进的钻头与套管内径之间，应有合理的间隙。三.井身结构设计中所需的基础数据
1.地质方面的数据
岩性剖面及故障提示；
地层孔隙压力剖面；
地层破裂压力剖面。
2.工程类数据
抽吸压力与激动压力允许值；
地层压裂安全增值；
井涌条件；
压差允许值。四.套管与井眼尺寸的选择与配合

生产套管的尺寸应满足采油的要求；
据产能、油管大小、增产措施以及井下作业等要求。

对于探井，要考虑设计原井深是否需要加深；
实际地与层原地质预报有可能存在差异，是否留可增加中间套管层次的余地。

要考虑到工艺技术水平以及管材、钻头等的库存情况。
地质复杂情况、取岩心尺寸要求、井眼曲率等。第二节套管柱设计1、尺寸系列〔又叫名义外径或公称直径）
41/2，5，51/2，65/8，7，75/8，
85/8，95/8，103/4，113/4，16,
285/8，20，30....2、钢级系列
API钢级有10种：H,J,K,N,C,L,P,Q,X.
非标准的钢级，也较广泛使用，如NKK,S,SS,V等。
API规定钢级代号后面的数字乘以1000psi(6894.8Pa)即为该钢材的最小屈服强度。
如: N-80801000psi
但也有个别例外:
S-8055Kpsi
SS-9580Kpsi3、套管螺纹类型与螺纹连接
API标准螺纹类型：
短园螺纹，STC,CSG,C1
长园螺纹，LTC, LCSG,C2
梯型螺纹，BTC, BCSG,C33
直连型螺纹，XL,XCSG,C11X
与螺纹类型相对应的螺纹连接也有四种。
螺纹连接指套管本体与结箍之间的连接。

另有一些非标准螺纹由厂家定义。二、套管外载分析与套管强度计算
（一〕载荷分类与特点
1静载
特点：长期作用、联合作用在套管上。
类型：
轴向拉力
径向外挤压力
径向内压力
弯曲附加拉力
温差应力(1)轴向拉力：T
自重：W
浮力：F
T=W-F(2)径向外挤压力：

管外液柱压力P1
地层挤压P2
环空加压P3(3)径向内压力：

管内流体压力
压裂作业等压力2动载
特点：瞬时地、单一地作用在套管上。
起下钻时速度变化产生的动载
阻、卡套管时提拉动载
摩擦动载
碰压动载
密度差产生的附加拉力作用在套管上
的主要载荷是：
轴向拉力Tb=W-F
外挤压力Pc
内压力Pi（二〕轴向拉力与套管抗拉强度
1、轴向拉力计算
1.1套管自重产生的轴向拉力(1) 不考虑浮力时套管自重拉力
分布规律：在套管柱上由下向上逐渐增大。
最大值位置：井口处。
计算公式：(2)考虑浮力时套管自重拉力
浮力考虑方法：
浮力系数法，台阶力法(按集中力考虑)
计算式(浮力系数法)：1油井水泥的主要矿物成分
基本要求：在保证浆体稳定性的前提下，尽量改善。
厚壁： D/t10
加石膏、粉碎
(留意：这与对钻井液的要求有区别在钻井安全和不损害储层的前提下，可放宽。
三大主剂：降失水剂、分散剂(减阻剂)、调凝剂(缓凝剂和促凝剂)。
关键： 提高注水泥顶替效率
与螺纹类型相对应的螺纹连接也有四种。
=——————————
套管柱设计，实际上就是怎样选择套管，使其能满足井下各种外载状态的方法。
如何选用这些套管，选择原则：
3套管在多向载荷作用下的强度变化与计算
环空实际静液柱压力不够
薄壁： D/t>30
D套管直径；
(2)硅酸二钙：水化反应慢，强度增长慢，能在长时间内逐渐增大水泥石的强度。
(3)材料用量大，成本高。1.3其它附加拉力
在一般的套管设计中，没有具体考虑附加拉力，而是通过安全系数的选用，将它们包括在内。2轴向拉力作用下的套管强度(抗拉强度）
2.1 轴向拉力作用下套管的失效形式
(1) 丝扣〔接箍〕滑脱
(2) 丝扣断裂
(3) 管体断裂
(4) 氢脆2.2 套管抗拉强度的选用

抗拉强度＝min{丝扣部分抗拉强度，管体抗拉强度}
（三）外挤压力与套管抗挤强度
1外挤压力计算
1.1 外挤压力的计算
考虑方法：管内按全掏空的
最危险状态考虑。
计算方法：外挤力分布：沿井深增加，最大在井底。

阐明：
a.水泥环有一定的承载能力，实际的外挤力在水泥面以下要小得多，可分段考虑；
b.在有易流动塑性地层的情况下〔如盐岩层、泥盐层），套