第2讲_井身结构设计

时间：2025-03-10

第二章套管柱及注水泥设计第一节井身结构设计第二节生产套管尺寸的确定第三节套管柱设计第四节注水泥技术第五节复杂类型井套管柱设计和注水泥技术简介

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第二节井身结构设计1、套管的类型(套管的层次) 2、井身结构设计的原则 3、井身结构设计中所需要的基础数据 4、井身结构设计的步骤

5、井身结构的设计方法(由下向上进行逐层设计)5.1、中间套管设计 5.2、计算表层套管的下入深度D1:(课本P253-254) 5.3、举例计算：(课本P254) 6、套管尺寸和井眼尺寸的选择 7、水泥返深设计

参考文献：SY/T5431-1996 井身结构设计长江大学石油工程学院钻井工程研究所

第二节井身结构设计井身结构包括套管层次和下入深度以及井眼尺寸(钻头尺寸)与套管尺寸的配合。井身结构设计是钻井工程设计的基础。它不仅关系到钻

井技术经济指标和钻井工作的成效，也关系到生产层的保护和产能的维持。所以，合理的设计井身结构是钻井工程设计的重要内容。

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第二节井身结构设计在经验钻井阶段，由于对地层孔隙压力和破裂压力不能准确掌握。因此，井身结构设计只能凭经验来确定。到了60年代中期，地层孔隙压力、破裂压力的预测和检

测技术得到发展，特别是近平衡钻井的推广和井控技术的掌握，使井身结构中套管层次和下入深度的设计，逐步总结出一套较为科学的设计方法。

在“六五”期间，我国开始应用这套方法.首先在中原油田取得很大效益。如在3500到4700m深井中，使平均事故时间大幅度下降、建井周期缩短、钻井成本下降。长江大学石油工程学院钻井工程研究所

第二节井身结构设计井身结构设计的主要内容：① 套管的层次； ② 各层套管的下入深度； ③ 套管和井眼尺寸的配合；

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1、套管的类型(套管的层次)虽然类型很多，但常用的无外有以下几种： 1)表层套管(30~1500m) 一般的，表层套管是最浅的也是最外层的一层套管。其套管鞋必须下在具有足够强度的地层上，如石灰岩地层，以免在发生井涌时关井把地层压漏，产生地下井喷。其作用有二：① 在其顶部安装有套管头、防喷器、采油树；② 隔离地层表浅水层和浅部的复杂地层，使淡水不受钻井液的污染。(水泥返到地表)

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1、套管的类型(套管的层次)2)中间套管(技术套管)P250 (水泥一般都不返到地表) 3)生产套管(油层套管)P250 (区分其与油管的概念)(同上) 4)尾

管(钻井衬管) ①节约费用；②在连续钻井时可以使用异径钻具，即在顶部的大直径钻具具有更高的抗内压能力。其缺点是固井施工困难，顶部的密封性需进行实验。有时一般的还有导管和地表导管(用桩击入地)。长江大学石油工程学院钻井工程研究所

2、井身结构设计的原则进行井身结构设计所要遵循的原则：有利于发现、认识和保护油气层；

有效地控制异常地层压力，保证井控作业顺利进行；避免漏、喷、塌、卡等复杂情况的产生，缩短建井周期，实现安全快速完井，使全井钻井费用最低；

对于探井设计要考虑加深和增加下中间套管的需要。

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3、井身结构设计中所需要的基础数据① 井身结构设计的主要依据就是地层的孔隙压力梯度曲线和地层破裂压力梯度曲线(两关键条曲线); ② 在井身结构设计中，除了要计算作用在井内液柱的压力外，还应确定一下设计系数的取值范围：抽汲压力系数Sb和激动压力系数Sg由井下实测法求得，也可以用数学模式计算，一般的这两个数据取值为0.0153-0.041 g/cm3;

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3、井身结构设计中所需要的基础数据地层破裂安全增值Sf由地区统计资料得到，一般取 0.031 g/cm3; 井涌条件允许值Sk由地区统计资料得到，一般取 0.051-0.10 g/cm3; 最大回压pwh由工艺条件决定，一般取2.0-4.0MPa;

. 钻压差允许值卡

正常压力地层压差卡钻临界值 p 1 2.0 ,1 5 M P a n 异常压力地层压差卡钻临界值 p a b 1 5.0 ,2 0 M P a

(数据由地区的统计数据得到)长江大学石油工程学院钻井工程研究所

3、井身结构设计中所需要的基础数据③ 为了保护油气层，实现近平衡压力钻井，应尽可能使用低密度钻井液： 1.5 ~ 3.5 M P a ( 油井 ) 钻井液密度地层孔隙压力 3.0 ~ 5.0 M P a ( 气井 )

④ 在同一井段，有两个以上压力梯度不同的地层时，在钻井工艺难以保证顺利钻进的条件下，应用套管封隔器；

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3、井身结构设计中所需要的基础数据⑤ 对含H2S地层、严重坍塌地层、塑性盐膏层和暂时不能建立压力梯度曲线的裂缝性地层，均应确定各层套管的必封点深度；

⑥ 应根据井身结构设计的各层套管的最大载荷选择钻机的类型； ⑦ 当套管的抗拉强度不够时，需设计下入尾管，尾管是否

回接，由完井设计确定。

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