文档介绍：第一节井身结构设计
第二节套管柱设计
第三节水泥及注水泥
第四节完井方式
第五节试油
第七章固井与完井技术
11/11/2017
第一节
1
一、套管柱类型及作用
第一节井身结构设计
图3-8-1-1 套管类型
(a)正常压力井;(b)异常压力井
在裸眼井段中存在着地层孔隙压力、泥浆液柱压力、地层破裂压力。
三个压力体系必须同时满足于以下情况:
Pf≥Pm≥Pp (1)
式中 Pf——地层的破裂压力,MPa;
Pm——钻井液的液柱压力,MPa;
Pp——地层孔隙压力,MPa。
即泥浆液柱压力应稍大于孔隙压力以防止井涌,但必须小于破裂压力以防止压裂地层发生井漏。使用压力梯度写成:
Gf≥Gm≥Gp (2)
式中 Gf——破裂压力梯度,MPa/m;
Gm——液柱压力梯度,MPa/m;
Gp——孔隙压力梯度,MPa/m。
二、井眼中的压力体系
考虑到井壁的稳定,还需要补充另一个与时间关系有关的不等式,即:
Gm(t)≥Gs(t) (3)
式中 Gs(t)——某截面岩石的坍塌压力梯度,MPa/m,即岩层不发生坍塌,缩径等情况的最小井内压力梯度。
以上条件的存在是钻进工艺中所必须的,是在施工中所要遵守的,否则会导致钻井事故,以致钻井失败及破坏油藏。当这些压力体系能共存于一个井段时,即在一系列截面上能满足以上条件时,则这些截面间不需套管分隔,否则就需要用套管去分隔开这些不能共存的压力体系。井身结构中,相邻套管深度间隔的井段应满足以上要求并依此来确定。只有充分掌握上述压力体系的分布规律才能做出合理的井身结构设计。
1、能有效的保护油层,使不同压力梯度的油气层不受泥浆污染损害。
2、应避免漏、喷、塌、卡等复杂情况产生,为全井顺利钻进创造条件,使钻井周期最短。
3、钻下部高压地层是所用的较高密度泥浆产生的液柱压力,不致压裂上一层套管鞋处薄弱的裸露地层。
4、下套管过程中,井内泥浆液柱压力和地层压力之间的压差,不致产生压差卡套管事故
三、井身结构确定的原则及依据
1、地质方面的数据
岩性剖面及其故障提示
地层孔隙压力剖面
地层破裂压力剖面
四、井身结构设计中所需要的基础数据
2、
工
程
类
数
据
抽吸压力与激动压力允许值(Sb或Sg)
地层压裂安全增值(Sf)
井涌条件允许值(Sb)
压差允值(△PN与△Pa)
美国:
中原油田:Sb=~;Sg=~
该值是为了避免将上层套管鞋处地层压裂的安全增值,它与预测破裂压力值的精度有关,可以根据该地区的统计数据来确定。以等效密度表示g×cm3。,
此值是衡量井涌的大小,用泥浆等效密度差表示(用于压井计算,另一种计量方法是以进入井眼的流体的总体积来表示,多用于报警)。。该值可由各油田根据出现井涌的数据统计和分析后得出。~。
裸眼中,泥浆液柱压力与地层孔隙压力的差值过大,除使机械钻速降低外,而且也是造成压差卡钻的直接原因,这会使下套管过程中,发生卡套管事故,使已钻成的井眼无法进行固井和完井工作。压差允值的确定,各油田可以从卡钻资料中(卡点深度,当时泥浆密度、卡点地层孔隙压力等)反算出当时的压差值。再由大量的压差值进行统计分析得出该地区适合的压差允值。
1)液体压力体系的压力梯度分布
套管层次和下入深度是以力学为基础的,因此首先要分析井内压力体系的压力梯度分布。
2)最大泥浆密度ρmax
某一层套管的钻进井段中所用的最大泥浆密度和该井段中的最大地层压力有关。
即: ρmax=ρpmax+Sb (4)
式中ρmax——某层套管钻进井段中所用最大泥浆密度,g/cm3;
ρpmax——该井段中的最大地层孔隙压力梯度等效密度,g/cm3;
Sb——抽吸压力允许值,g/cm3。
1、套管层次和下入深度的确定
五、井身结构设计方法及步骤
3)最大井内压力梯度ρB
为了避免将井段内的地层压裂,应求得最大井内压力梯度。在正常作业时和井涌压井时,井内压力梯度有所不同。
(1)正常作业情况
最大井内压力梯度发生在下放钻柱时,由于产生激动压力而使井内压力升高。如增高值为Sg,则最大井内压力梯度ρBr为:
ρBr=ρmax+Sg (5)
(2)发生井涌情况(关封井器并加回压)
为了平衡地层孔隙压力制止井涌而压井时,也将产生最大井内压力梯度。压井时井内压力增高值以等效密度表示为Sb,则最大井内压力梯度等效密度ρBk为:
ρBk=ρmax+Sk (6)
但(6)式只适用于发生井涌时最大地层孔隙压力所在井深Hpmax的井底处。而对于井深为Hn处,则:
ρBr=ρf-Sf
或ρBk=ρ