7 固井与完井.ppt

第七章固井和完井§7-1井身结构设计主要包括套管层次和每层套管的下深，各层套管外水泥返高，以及套管和井眼尺寸的配合。
一、套管的分类作用
1、表层套管
主要用途：
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。
下深位置：
根据钻井的目的层深度和地表状况而定，
一般为上百米甚至上千米
2、生产套管（油层套管）
主要用途：用以保护生产层，提供油气生产通道。
下深位置：由目的层位置及完井方式而定。
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。
主要用来封隔不同地层压力层系或易漏、易塌、易卡等井下复杂地层。
4、尾管（衬管）
是在已下入一层技术套管后采用，即在裸眼井段下套管、注水泥，而套管柱不延伸到井口。
减轻下套管时钻机的负荷和固井后套管头负荷；节省套管和水泥。
一般深井和超深井。二、井身结构设计的原则
1、有效地保护油气层；
2、有效避免漏、喷、塌、卡等井下复杂事故的发生，保证安全、快速钻进；
3、钻下部地层采用重钻井液时产生的井内压力，不致压裂上层套管鞋处最薄弱的裸露地层；
4、下套管过程中，井内钻井液液柱压力和地层压力间的压差不致于压差卡套管；
5、当实际地层压力超过预测值而发生井涌时，在一定压力范围内，具有压井处理溢流的能力。三、井身结构设计的基础数据
地层岩性剖面、地层孔隙压力剖面、地层破裂压力剖面、地层坍塌压力剖面。
6个设计系数：
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，
PA：21～23MPa
四、裸眼井段应满足的力学平衡条件
（1）ρdmax≥ρpmax+Sb防井涌
（2）(ρdmax-ρpmin)×Dpmin×0.00981≤△P防压差卡钻
（3）ρdmax+Sg+Sf≤ρfmin防井漏
（4）ρdmax+Sf+Sk×Dpmax/Dc1≤ρfc1防关井井漏
其中：
ρdmax----裸眼井段内使用的最大钻井液密度，g/cm3；
ρpmax----裸眼井段钻遇的最大地层压力的当量泥浆密度，g/cm3；
Dpmax----最大地层孔隙压力所处的井深，m；
ρpmin----裸眼井段钻遇的最小地层压力的当量泥浆密度，g/cm3；
Dpmin----最小地层孔隙压力所处的最大井深，m；
ρfmin----裸眼井段最小地层破裂压力的当量泥浆密度，g/cm3；
Dc1----套管下入深度，m；
ρfc1----套管鞋处地层破裂压力的当量泥浆密度，g/cm3；
五、井身结构设计方法
1、求中间套管下入深度的假定点
（1）不考虑发生井涌
由ρf=ρpmax+Sb+Sg+Sf
ρdmax
计算出ρf，在破裂压力曲线上查出ρf所在的井深D21，即为中间套管下深假定点。
（2）考虑可能发生井涌
由ρf=ρpmax+Sb+Sf+Sk×Dpmax/D21
用试算法求D21；先试取一个D21，计算ρf；将计算出的ρf与D21处查得的ρf进行比较，若计算值与实际值相差不大且略小于实际值，可以确定D21为中间套管假定点。否则，重新进行试算。
一般情况下，在新探区，取以上（1）、（2）两种条件下D21较大的值。2、验证中间套管下到深度D21是否有被卡的危险
首先求出裸眼中可能存在的最大静压差：
△P=(ρpmax1+Sb-ρpmin)×Dmin×0.00981
ρpmax1----钻进至D21遇到的最大地层压力当量密度，g/cm3。
Dmin----最小地层孔隙压力所对应的井深，m；（当有多个最小
地层压力点时，取最大井深。）
若△P<△PN，则确定D21为中间套管的下入深度D2。
若△P>△PN，则中间套管深度应小于假定点深度。需根据压差卡钻条件确定中间套管下深。
求在压差△PN下所允许的最大地层压力：

在地层压力曲线上找出ρpper所在的深度即为中间套管下深D2。3、求钻井尾管下入深度的假定点D31
根据中间套管鞋处的地层破裂压力当量密度ρf2，求出继续向下钻进时裸眼井段所允许的最大地层压力当量密度：

用试算法求D31。试取一个D31，计算出ρpper，与D31处的实际地层压力当量密度比较，若计算值与实际值接近，且略大于实际值，则确定为尾管下深假定点；否则，另取D31进行试算。
4、校核尾管下入到D31是否有被卡的危险
校核方法与中间套管的校核方法相同。只是将压差允值△PN变为△PA。5、计算表层套管下入深度D1
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：

根据上式，