井身結(jié)構(gòu)與套管柱設(shè)計(jì)培訓(xùn)

1、下篇固井完井工藝原理 前 言 現(xiàn)代完井工程簡(jiǎn)介 2 第七章 井身結(jié)構(gòu)與套管柱設(shè)計(jì) 4 第八章 固井工藝與質(zhì)量檢測(cè) 4 第九章 完井方式與選擇 2 我國(guó)石油工業(yè)的形勢(shì)與石油工程界的責(zé)任（結(jié)束語(yǔ),Cementing and well Completion,前 言 完井工程與現(xiàn)代完井工程的概念 現(xiàn)代完井工程的理論基礎(chǔ) 現(xiàn)代完井工程的內(nèi)容 現(xiàn)代完井工程的幾個(gè)難點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題,A.完井工程與現(xiàn)代完井工程的概念 完井工程原指油氣井鉆井工程的最后一道工序，即鉆至目的層后下套管注水泥固井完井。 現(xiàn)代完井工程是銜接鉆井工程和采油工程而又相對(duì)獨(dú)立的一項(xiàng)系統(tǒng)工程，含鉆開(kāi)油層期、固井完井期、試采投產(chǎn)期，涉及油層鉆井、儲(chǔ)

2、層保護(hù)、固井完井、投產(chǎn)試采、井筒改造等理論、工藝、技術(shù)和方法，既涉及服務(wù)公司，也涉及油田公司,現(xiàn)代完井工程的終極目的就是在生產(chǎn)層與井筒之間建立一個(gè)良好的通道，并使油氣井能長(zhǎng)期高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn),B.現(xiàn)代完井工程的理論基礎(chǔ) 通過(guò)對(duì)油氣儲(chǔ)層及其潛在損害因素的研究和評(píng)價(jià)，要求從鉆開(kāi)油層到投產(chǎn)全程實(shí)施儲(chǔ)層保護(hù)，形成油氣層與井筒之間的良好的連通。 根據(jù)油藏工程特征和所采取的各種作業(yè)措施，選擇完井方式方法和套管直徑，有效封隔環(huán)空，為科學(xué)地開(kāi)發(fā)油氣田提供必要的條件,C.現(xiàn)代完井工程的內(nèi)容 （1）巖心分析及敏感性分析 根據(jù)勘探預(yù)探井或評(píng)價(jià)井所取的巖心，進(jìn)行系統(tǒng)的巖心分析和敏感性分析，并據(jù)此實(shí)驗(yàn)分析的結(jié)果，提出對(duì)鉆開(kāi)油氣

3、層的鉆井液、固井液，射孔液，壓裂液、酸化液，以及井下作業(yè)的壓井液等的基本技術(shù)要求。巖心分析和敏感性分析項(xiàng)目如下： 1）巖心分析：常規(guī)分析、薄片分析及 X 射線衍射（XRD ）、電鏡掃描（SEM）、電子探針等分析。 2）敏感性分析：水敏、速敏、酸敏、堿敏、鹽敏,2）鉆開(kāi)油層的鉆井液 鉆井液的選擇，主要是考慮如何防止鉆井液的濾液侵入油層而造成油層損害，同時(shí)又考慮到安全鉆進(jìn)的問(wèn)題，諸如鉆遇高壓層、低壓層、漏失層、巖鹽層、石膏層和裂縫層時(shí)的鉆井液，根據(jù)測(cè)井資料、巖心分析、敏感性分析數(shù)據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)去選擇鉆井液類(lèi)型、配方和處理劑,3）完井方式及方法 根據(jù)油田地質(zhì)特點(diǎn)、油田開(kāi)發(fā)方式和井別，按砂巖、碳酸鹽巖、

4、火成巖和變質(zhì)巖等巖性去選擇完井方式，完井方式基本分為兩大類(lèi)，即裸眼完井和套管射孔完井。裸眼完井又有不同的方法，如裸眼、割縫襯管、繞絲篩管礫石充填；射孔完井也有不同的方法，如套管射孔、尾管射孔、套管內(nèi)繞絲篩管礫石充填等方法,4）油管及生產(chǎn)套管尺寸的選定 根據(jù)節(jié)點(diǎn)分析（Nodal Analysis ）， 即壓力系統(tǒng)分析，進(jìn)行油層-井筒-地面管線敏感性分析。油管敏感性分析則是根據(jù)油層壓力、產(chǎn)量、產(chǎn)液量、流體粘度、增產(chǎn)措施和開(kāi)采方式等方面的綜合分析去選定油管直徑，然后根據(jù)油管尺寸去選定生產(chǎn)套管尺寸。過(guò)去傳統(tǒng)的作法是先選定生產(chǎn)套管尺寸，然后再確定油管尺寸。現(xiàn)代完井工程沒(méi)有沿用過(guò)去傳統(tǒng)概念和作法，而是建立

5、了用油管尺寸去確定生產(chǎn)套管尺寸的新思路和新方法。套管設(shè)計(jì)本應(yīng)包括表層套管、技術(shù)套管與生產(chǎn)套管，但此僅論述了生產(chǎn)套管設(shè)計(jì)，而表層套管和技術(shù)套管則應(yīng)按鉆井工程要求進(jìn)行設(shè)計(jì),5）生產(chǎn)套管設(shè)計(jì) 以下述井別、油氣層物理性質(zhì)、流體性質(zhì)、地應(yīng)力和工程措施等方面的資料，作為套管設(shè)計(jì)基礎(chǔ)依據(jù)： l）井別：油井、氣井或注蒸汽采油井、注水井、注氣/汽井。 2）油層壓力、油層溫度，注蒸汽時(shí)的壓力、溫度。 3）地下水性質(zhì)、pH值、礦化度及其對(duì)套管的腐蝕程度。 4）天然氣中是否含H2S或C02等腐蝕性氣體。 5）油層破裂壓力梯度，壓裂、酸化增產(chǎn)措施的最高壓力。 6）地應(yīng)力走向、方位和大小，鹽巖層的蠕動(dòng)。 7）注水開(kāi)發(fā)后的

6、壓力變化及油層間竄通狀況，油層出砂情況。 根據(jù)選定的完井方式，再依據(jù)上述因素，選擇套管的鋼級(jí)、強(qiáng)度、壁厚以及連接螺紋類(lèi)型和螺紋密封脂的類(lèi)型、上扣的扭矩等。若用襯管完成，則要設(shè)計(jì)懸掛深度及方式。對(duì)于注蒸汽井，則要考慮到套管受熱時(shí)套管螺紋承受的拉力和螺紋的密封性，以及預(yù)應(yīng)力完成。對(duì)于定向井、水平井，同樣應(yīng)考慮套管彎曲、套管螺紋承受的拉力和螺紋的密封問(wèn)題,6）注水泥設(shè)計(jì) 依據(jù)不同類(lèi)別的井，如油井、氣井、注水井、注氣井和注蒸汽井等對(duì)水泥性能和返高的要求，油氣層壓力狀況如高壓區(qū)、低壓區(qū)、漏失帶及裂縫狀況，以及注水開(kāi)發(fā)調(diào)整井的油層壓力變化和油層流體處于的流動(dòng)狀況，注蒸汽熱采井對(duì)水泥耐溫要求，腐蝕氣體如H2

7、S,CO2及高礦化度的地下水對(duì)水泥腐蝕的問(wèn)題，氣井、注氣井、注蒸汽井注水泥時(shí)要求水泥返至地面長(zhǎng)井段固井問(wèn)題，來(lái)選擇一次注水泥、分段注水泥或套管外封隔器注水泥等方式及選擇水泥漿配方,7）固井質(zhì)量評(píng)價(jià) 這里所指的是對(duì)固井注水泥后的質(zhì)量評(píng)價(jià)，檢查套管外水泥是否封固好，有無(wú)竄槽和混漿段及返高狀況。常用的方法為聲幅測(cè)井，而用聲波變密度測(cè)井測(cè)固井二界面膠結(jié)質(zhì)量的方法，目前也已得到了較為普遍使用,8）射孔及完井液選擇 根據(jù)射孔敏感性分析確定射孔孔密、孔徑、相位，然后根據(jù)油層滲透率及原油物性選擇射孔槍及射孔彈類(lèi)型，再根據(jù)油層壓力高低、滲透率高低和油氣物性選擇射孔方式，如電纜射孔、油管傳輸射孔和負(fù)壓射孔。與此同

8、時(shí)，還要選擇與油層粘土礦物和油藏流體匹配的射孔液,9）完井的試井評(píng)價(jià) 完井投產(chǎn)后，通過(guò)試井測(cè)試表皮系數(shù)，這是當(dāng)前檢查油層損害的主要方法。通過(guò)對(duì)表皮系數(shù)的分析研究，找出油層損害的真正原因，以便解除或減少對(duì)油層的損害,10）完井生產(chǎn)管柱 l）永久型管柱。投產(chǎn)前在油層上部下入永久型封隔器，而從封隔器下面的工作筒中插入各種功能功具，如分注、分采、分層測(cè)試等工具，該管柱可以進(jìn)行沖砂、注水泥塞、小型酸化等作業(yè)。 2）氣舉管柱。若預(yù)計(jì)該井自噴生產(chǎn)轉(zhuǎn)人工舉升的方法為氣舉，則投產(chǎn)時(shí)即按氣舉管柱及配套井下工具（單管或雙管）一次下入井內(nèi)，油井生產(chǎn)不正常，即能轉(zhuǎn)氣舉采油。 3）防腐、防蠟、防垢、防結(jié)鹽等管柱。當(dāng)油層氣

9、中或天然氣中含H2S或 C02，以及油層水或邊底水的礦化度很高時(shí)，一般都在油層頂部下入封隔器，將油、套管隔開(kāi)，在環(huán)空間充填保護(hù)液，或向套管環(huán)形空間定期注入防腐液，以保護(hù)套管不受腐蝕。防蠟、防垢、防結(jié)鹽等管柱與防腐管柱基本相同，只是注入防蠟、防垢或防結(jié)鹽一等化學(xué)劑，上述各項(xiàng)管柱都要在環(huán)形空間與油管建立循環(huán)通道。 此外，海上油井、深井或超深井、天然氣井、高產(chǎn)井，要求在距井口下面1OOm左右裝有井下安全閥，以防井噴事故,11）投產(chǎn)措施 根據(jù)油層損害程度及油氣層類(lèi)型，采用不同的投產(chǎn)措施。投產(chǎn)措施往往用抽汲、N2氣舉、氣化水或泡沫來(lái)助排，必要時(shí)用鹽酸或土酸酸浸解堵，有的井則必須采取酸化壓裂措施后才能投產(chǎn)

10、,完井工程定義、理論基礎(chǔ)、內(nèi)容和操作程序等，構(gòu)成了完井工程系統(tǒng)。但此工程（或稱(chēng)工程系統(tǒng)）并非工作系統(tǒng)，而是從油田開(kāi)發(fā)的宏觀出發(fā)，立足于油藏工程，近、遠(yuǎn)期結(jié)合，按完井工程系統(tǒng)的要求，將鉆井、完井、采油工程有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，而不是用完井工程去代替鉆井和采油工程，還需要鉆井、完井、采油工程搞好各自的工作。在高科技時(shí)代的今天，各項(xiàng)工程都是互相滲透而又共同發(fā)展的。強(qiáng)調(diào)提出完井工程概念和形成完井工程系統(tǒng)的目的是： 1）盡量減少對(duì)油氣層的損害，使其自然產(chǎn)能能更好地發(fā)揮。 2）提供必要條件來(lái)調(diào)節(jié)生產(chǎn)壓差，以提高單井產(chǎn)量。 3）有利于提高儲(chǔ)量的動(dòng)用程度。 4）為采用不同的采油工藝技術(shù)措施提供必要的條件。 5）利于

11、保護(hù)套、油管，減少井下作業(yè)量，延長(zhǎng)油氣井壽命。 6）近期與遠(yuǎn)期相結(jié)合， 盡可能做到最低的投資和最少的操作費(fèi)用，有利于提高綜合經(jīng)濟(jì)效益,D.現(xiàn)代完井工程的幾個(gè)難點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題 1. 復(fù)雜油氣藏的儲(chǔ)層保護(hù)和完井方式問(wèn)題 2. 油氣井環(huán)空（尤其是固井二界面）封隔能力問(wèn)題 3. 特殊工藝井的固井完井問(wèn)題 4. 提高低滲透油層采收率的固井完井技術(shù)基礎(chǔ)問(wèn)題 5. 射孔對(duì)環(huán)空水泥環(huán)及套管柱的損壞機(jī)理問(wèn)題 6. 復(fù)雜條件下套管損壞的機(jī)理和防治技術(shù)問(wèn)題,第七章 井身結(jié)構(gòu)與套管柱設(shè)計(jì),Chapter 7: Hole Structure and Casing String Design,第一節(jié) 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),第二節(jié)

12、套管柱設(shè)計(jì),第一節(jié) 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 井身結(jié)構(gòu)包括套管層次和下入深度以及井眼尺寸與套管尺寸的配合。依據(jù)是地層壓力和地層破裂壓力剖面。 一、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定的原則 （1）能有效地保護(hù)油氣層，使不同壓力梯度的油氣層不受鉆井液損害。 （2）應(yīng)避免漏、噴、塌、卡等復(fù)雜情況產(chǎn)生，為全井順利鉆進(jìn)創(chuàng)造條件，使鉆井周期最短。 （3）鉆下部高壓地層時(shí)所用的較高密度鉆井液產(chǎn)生的液柱壓力，不致壓裂上一層套管鞋處薄弱的裸露地層。 （4）下套管過(guò)程中，井內(nèi)鉆井液柱壓力和地層壓力之間的壓差，不致產(chǎn)生壓差卡阻套管事故,套管的基本類(lèi)型,a）正常壓力系統(tǒng)的井 （b）異常壓力系統(tǒng)的井,二、套管柱類(lèi)型 1.導(dǎo)管 2.表層套管 3.技術(shù)

13、套管 4.生產(chǎn)套管 5.尾管 6.組合質(zhì)量套管柱 7.異徑套管柱,三、設(shè)計(jì)所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 1.地質(zhì)方面數(shù)據(jù)（1）巖性剖面及其故障提示； （2）地層孔隙壓力剖面；（3）地層破裂壓力剖面。 2.工程方面數(shù)據(jù) （1）抽吸壓力系數(shù)Sb。上提鉆柱時(shí)，由于抽吸作用使井內(nèi)液柱壓力降低值，用當(dāng)量密度表示。 （2）激動(dòng)壓力系數(shù)Sg。下放鉆柱時(shí)，由于鉆柱向下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的激動(dòng)壓力使井內(nèi)液柱壓力增加值，用當(dāng)量密度表示。 （3）地層壓裂安全系數(shù)Sf。為避免上層套管鞋處裸露地層被壓裂的地層破裂壓力安全系數(shù)，用當(dāng)量密度表示。 （4）井涌允量Sk。由于地層壓力預(yù)測(cè)的誤差所產(chǎn)生的井涌量的允值，用當(dāng)量密度表示。 （5）壓差允值pN。

14、不產(chǎn)生壓差卡阻套管所允許的最大壓差，與鉆工藝藝技術(shù)、鉆井液性能和地層孔隙壓力有關(guān),四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及步驟 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是套管層次和下入深度設(shè)計(jì)，其實(shí)質(zhì)是確定兩相鄰套管下入深度之差，它取決于裸眼井段的長(zhǎng)度。在裸眼井段中，應(yīng)使鉆進(jìn)過(guò)程中以及井涌壓井時(shí)不會(huì)壓裂地層而發(fā)生井漏，并在鉆進(jìn)和下套管時(shí)不 發(fā)生壓差卡鉆事故。進(jìn)行井 身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先必須建 立設(shè)計(jì)井所在地區(qū)的地層壓 力剖面和破裂壓力剖面圖， 如圖所示。油層套管的下人 深度主要取決于完井方法和 油氣層的位置，因此設(shè)計(jì)步 驟是由中間套管開(kāi)始,1.中間套管下入深度假定點(diǎn)的確定。 確定套管下入深度的依據(jù)是在下部井段鉆進(jìn)過(guò)程中預(yù)計(jì)的最大井內(nèi)壓力梯

15、度不致使套管鞋處裸露地層被壓裂。利用壓力剖面圖中最大地層壓力梯度可求得上部地層不致被壓裂所應(yīng)有的地層破裂壓力梯度的當(dāng)量密度 ， 的確定有兩種方法：（l）鉆進(jìn)下部井段肯定不會(huì)發(fā)生井涌時(shí)， 可用下式計(jì)算,在橫坐標(biāo)上找出地層的設(shè)計(jì)破裂壓力梯度f(wàn) ，從該點(diǎn)向上作垂直線與破裂壓力線相交，交點(diǎn)所在的深度即為中間套管下入深度假定點(diǎn)D21,2）當(dāng)鉆進(jìn)下部井段預(yù)計(jì)發(fā)生 井涌時(shí)，可用下式計(jì)算,式中的D21可用試算法求得，試取D21值代入式中求f ，然后在設(shè)計(jì)井的地層破裂壓力梯度曲線上求得D21所對(duì)應(yīng)的地層破裂壓力梯度。如計(jì)算值f與實(shí)際值相差不多且略小于實(shí)際值時(shí)，則D21即為中間套管下入深度的假定點(diǎn)。否則另取一D2

16、1值計(jì)算，直到滿(mǎn)足要求為止,2.校核中間套管下到深度D21時(shí)是否會(huì)發(fā)生壓差卡套管 先求出該井段中最大鉆井液密度與最小地層壓力之間的最大靜止壓差,當(dāng) 時(shí)，不易發(fā)生壓差卡套管，則假定點(diǎn)深度即為中間套管下入深度；當(dāng) 時(shí)，則可能發(fā)生壓差卡套管，這時(shí)中間套管下入深度應(yīng)小于假定點(diǎn)深度。在第二種情況下的中間套管的下入深度按下面方法求得。 在壓差 下所允許的最大地層壓力 的當(dāng)量密度 為,D2 若D2D21，則進(jìn)行下一步,3.鉆井尾管下入深度假定點(diǎn)的確定 當(dāng)中間套管下入深度小于假定點(diǎn)深度時(shí)，則必須下尾管，并要確定尾管下入深度。 根據(jù)中間套管下入深度D2處的地層破裂壓力梯度 ，由下式可求得允許的最大地層壓力梯度,

17、4.校核尾管下到假定點(diǎn)深度D31處是否會(huì)發(fā)生壓差卡套管 校核方法同2，壓差允值用,5.表層套管下入深度D1的確定 根據(jù)中間套管鞋處D2的地層壓力梯度，給定井涌條件Sk，用試算法確定表層套管下入深度。每次給定D1，并代入下式計(jì)算,試算結(jié)果：當(dāng) 接近或小于D2處的地層破裂壓力梯度0.0240.048 g/cm3時(shí)符合要求，該深度即為表層套管的下入深度,6.必封點(diǎn)的確定 鑒于：第一，壓力剖面不能反映有 些地下復(fù)雜情況（諸如吸水膨脹易塌 泥頁(yè)巖、高含蒙脫石的泥頁(yè)巖、鹽膏層及巖鹽層蠕變、膠結(jié)不良的砂巖等）；第二，某些復(fù)雜情況的產(chǎn)生與時(shí)間因素有關(guān)（諸如鉆進(jìn)速度快或慢、地層浸泡時(shí)間長(zhǎng)或短等），因此就需要根據(jù)

18、已鉆井的經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定某些應(yīng)及時(shí)封隔的地層，即必封點(diǎn)。如有地層坍塌壓力梯度曲線，有些必封點(diǎn)的確定就不必僅憑經(jīng)驗(yàn)了,油氣井壓力預(yù)測(cè),根據(jù)地層孔隙壓力、破裂 壓力、地層性質(zhì)進(jìn)行： 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),五、套管尺寸與井眼尺寸選擇及配合套管尺寸及井眼（鉆頭）尺寸的選擇和配合涉及到采油、勘探以及鉆井工程的順利進(jìn)行和成本。 1.設(shè)計(jì)中考慮的因素 （1）生產(chǎn)套管尺寸應(yīng)滿(mǎn)足采油方面的要求。根據(jù)生產(chǎn)層的產(chǎn)能、油管大小、增產(chǎn)措施及井下作業(yè)等要求來(lái)確定。 （2）對(duì)于探井，要考慮原設(shè)計(jì)井深是否要加深，地質(zhì)上的變化會(huì)使原來(lái)預(yù)測(cè)值難于準(zhǔn)確，是否要本井眼尺寸上留有余量以便增下中間套管，以及對(duì)巖心尺寸要求等。 （3）要考慮到工藝水平，

19、如井眼情況、曲率大小、井斜角以及地質(zhì)復(fù)雜情況帶來(lái)的問(wèn)題。并應(yīng)考慮管材、鉆頭等庫(kù)存規(guī)格的限制,2.套管和井眼尺寸的選擇和確定方法 （1）確定井身結(jié)構(gòu)尺寸一般由內(nèi)向外依次進(jìn)行，先確定生產(chǎn)套管尺寸，再確定下入生產(chǎn)套管的井眼尺寸，確定中層套管尺寸等，依此類(lèi)推，直到表層套管的井眼尺寸，最后確定導(dǎo)管尺寸。 （2）據(jù)采油方面要求來(lái)定生產(chǎn)套管?？碧骄畡t按照勘探方面要求來(lái)定。 （3）套管與井眼之間有一定間隙，間隙過(guò)大則不經(jīng)濟(jì)，過(guò)小會(huì)導(dǎo)致下套管困難及注水泥后水泥過(guò)早脫水形成水泥橋。間隙值一般最小在9.512.7mm范圍內(nèi)，最好為19.0mm,套管與井眼尺寸配合表,508mm表層套管 (650m/660m,444.

20、5mm技術(shù)套管 (2700m/2705m,244.5mm技術(shù)套管(4700m/4642m,139.7mm生產(chǎn)套管(5500m/5500m,喇叭口/回接插座,油氣水,套管磨穿處（約750m,可能套管磨穿或變形處,1350m,3157m,Deep or Ultra deep wells The deep wells, 45006000m.The ultra deep wells,6000m,第二節(jié) 套管柱設(shè)計(jì) 一、套管和套管柱 油井套管是優(yōu)質(zhì)鋼材制成的無(wú)縫管或焊接管，兩端均加工有錐形螺紋。大多數(shù)的套管是用套管接箍連接組成套管柱。套管柱用于封固井壁的裸露巖石。 油井套管有其特殊的標(biāo)準(zhǔn)，每種套管都應(yīng)符

21、合標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)現(xiàn)用套管標(biāo)準(zhǔn)與美國(guó)API（美國(guó)石油學(xué)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)似,API標(biāo)準(zhǔn)把套管分為八種10級(jí) H-40 J-55 K-55 C-75 L-80 N-80 C-90 C-95 P-110 Q-125,API標(biāo)準(zhǔn)要求套管的外徑要符合一定的尺寸，常用的標(biāo)準(zhǔn)套管外徑從114.3mm到508.00mm，共有14種: 114.3mm（41/2in） 244.47mm（95/8in） 127.00mm（5in） 273.05mm（103/4in） 139.70mm（51/2in） 298.44mm（113/4in） 168.27mm（65/8in） 339.71mm（133/8in） 177.80mm（7i

22、n） 406.40mm（16in） 193.67mm（75/8in） 473.08mm（185/8in） 219.07mm（85/8in） 508.00mm（20in,API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各種套管壁厚范圍在5.2116.13mm。通常是小直徑的套管壁厚小一些，大直徑套管的壁厚大一些。 除標(biāo)準(zhǔn)的鋼級(jí)和壁厚之外，尚有非標(biāo)準(zhǔn)的鋼級(jí)和壁厚存在，這也是API標(biāo)準(zhǔn)所允許的。 套管的連接螺紋都是錐形螺紋。API標(biāo)準(zhǔn)套管的連接螺紋有四種：短圓螺紋(STC)、長(zhǎng)圓螺紋(LTC）、梯形螺紋（BTC）、直連型螺紋（XL）。除此之外尚有非標(biāo)準(zhǔn)螺紋。 圓螺紋的錐度為1:16，螺距為3.175mm （8扣/in）。梯形螺紋的

23、錐度為1:16（外徑16in）和1:12（外徑16in），螺距為5.08mm（5扣/in）。 套管柱（套管串）通常是由同一外徑、相同或不同鋼級(jí)及不同壁厚的套管用接箍連接組成，應(yīng)符合強(qiáng)度及生產(chǎn)的要求,套管柱附件,引鞋/浮鞋：圓錐形 引領(lǐng)套管柱入井 生鐵 木質(zhì) 鋁質(zhì) 水泥質(zhì) 浮鞋：?jiǎn)蜗蜷y阻流環(huán) 扶正器：彈性扶正器 剛性扶正器 聯(lián)頂節(jié)：聯(lián)結(jié)套管頭和水泥頭 水泥頭：聯(lián)結(jié)聯(lián)頂節(jié)和注水泥管匯,回壓凡爾,二、套管柱的受力分析及套管強(qiáng)度 套管柱下入井中之后要受到各種力的作用。不同類(lèi)型的井中或一口井的不同生產(chǎn)時(shí)期，套管柱的受力是不同的。套管柱所受的基本載荷可分為軸向拉力、外擠壓力及內(nèi)壓力。套管柱的受力分析是套管

24、柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)套管柱時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)套管的最危險(xiǎn)情況來(lái)考慮套管的基本載荷,1）套管的軸向拉力 套管的軸向拉力是由套管的自重所產(chǎn)生的，在一些條件下還應(yīng)考慮附加的拉力。 （1）套管自重產(chǎn)生的軸向拉力，在套管柱上是自下而上逐漸增大，在井口處套管所承受的軸向拉力最大，其拉力F0,現(xiàn)場(chǎng)套管設(shè)計(jì)時(shí)，一般不考慮在鉆井液中的浮力減輕作用，通常是用套管在空氣中的重力來(lái)考慮軸向拉力，認(rèn)為浮力被套管柱與井壁的摩擦力所抵消。但在考慮套管雙向應(yīng)力下的抗擠壓強(qiáng)度時(shí)采用浮力減輕下的套管重力,2）套管彎曲引起的附加應(yīng)力：當(dāng)套管隨井眼彎曲時(shí)，由于套管的彎曲變形增大了套管的拉力載荷，當(dāng)彎曲的角度及彎曲變化率不太大時(shí)，可用簡(jiǎn)化

25、經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算彎曲引起的附加力,Fbd0.0733dco,3）套管內(nèi)注人水泥引起的套管柱附加應(yīng)力：在注入水泥漿時(shí)，當(dāng)水泥漿量較大，水泥漿與管外液體密度相差較大，水泥漿未返出套管底部時(shí)，管內(nèi)液體較重，將使套管產(chǎn)生一個(gè)拉應(yīng)力，可近似按下式計(jì)算,在下套管過(guò)程中的動(dòng)載、注水泥時(shí)泵壓的變化、套管在生產(chǎn)中會(huì)受到溫度作用等，皆可產(chǎn)生一定的附加應(yīng)力。這些力是難以計(jì)算的，通常是考慮用浮力減輕來(lái)抵消或加大安全系數(shù),2）軸向拉力作用下的套管強(qiáng)度 套管的軸向拉力井口最大。 受拉引起的套管破壞形式有兩種： 一是套管本體被拉斷 二是螺紋處滑脫脫扣 通常，后者比前者要多，圓螺紋更是如此。 用螺紋滑脫時(shí)的總拉力（kN）來(lái)表示,

26、2.外擠壓力及套管的杭擠強(qiáng)度 l）外擠壓力主要來(lái)自管外液柱的壓力、地層中流體的壓力、高塑性巖石的側(cè)向擠壓力及其它作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的壓力。 在具有高塑性的巖層如鹽巖層段、泥巖層段，在一定的條件下垂直方向上的巖石重力產(chǎn)生的側(cè)向壓力會(huì)全部加給套管，給套管以最大的側(cè)向擠壓力，會(huì)使套管產(chǎn)生損壞。此時(shí)，套管所受的側(cè)向擠壓力應(yīng)按上覆巖層壓力計(jì)算，其壓力梯度可按照2327kPa/m計(jì)算。 一般情況下，在常規(guī)套管的設(shè)計(jì)中，外擠壓力按最危險(xiǎn)的情況來(lái)考慮，即按套管全部掏空（套管內(nèi)無(wú)液體），套管承受鉆井液液柱壓力計(jì)算，其最大外擠壓力為,2）套管的抗擠強(qiáng)度 套管受外擠作用時(shí)，其破壞形式主要是喪失穩(wěn)定性而不是強(qiáng)度破壞，喪失穩(wěn)定性的形式主要是在壓力作用下失圓、 擠扁，見(jiàn)圖 7-4。在 實(shí)際應(yīng)用中，套管手 冊(cè)給出了各種套管的 允許最大抗外擠壓力 數(shù)值，可直接使用,a擠毀的開(kāi)始,b后期壓曲特性,圖7-4 套管截面抗外擠失效,1原始截面 2交替平衡位置 3繼續(xù)變形后期壓曲特性 4繼續(xù)變形 5較弱一側(cè)壓凹 6擠毀截面的最后變形,3）有軸向