井身结构井身结构中国石油大学（北京）中国石油大学（北京）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2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5例：克拉2气田井身结构实施方案28导管26x300m18-58x300m16x2600m13-38x2600m12-14x封白云岩10-34x100m+9-78x封白云岩8-12目的层7尾管目的层67二、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抽吸压力系数：0.0240.048gcm3激动压力系数：0.0240.048gcm3压裂安全系数：0.030.06gcm3井涌允量：0.050.08gcm3压差允值P：PN=1518MPaPA=2123MPa6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f，在破裂压力曲线查出f所在的井深D21，即为中间套管下入井深初选点。12（2）考虑可能发生井涌由试算法求f先试取一个D21，计算f，将计算f与查图f比较，ff，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。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：pmax：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。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。153、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。164、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fE确定D1否则重试。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；PN=12MpaPA=18MPa18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（2）校核中间套管是否会被卡由P曲线，钻进到深度D21=3400m时，遇到最大地层压力因由因PPN=12MPa故中间套管下深应浅于初选点。查得=1.435对应D2=3200m。20（3）确定尾管下深的初选点D31由f曲线查得：由：试取D31=3900m，得由p曲线，故确定初选点D31=3900m.21（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（5）确定表层套管下深D1由：试取D1=850m代入上式计算得由f曲线查得故确定D1=850m。23六、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，9.5mm19mm。目前，根据套管层次不同，已基本形成了较稳定的系列。242528导管26x300m18-58x300m16x2600m13-38x2600m12-14x封白云岩10-34x100m+9-78x封白云岩8-12目的层7尾管目的层克拉2气田典型井身结构2630201610-3413-389-582.162.182.30泥线90m27