井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課件

五、實(shí)例計(jì)算分析例1某井設(shè)計(jì)井深4873m，其地層壓力梯度和地層破裂壓力梯度剖面圖如圖2-11示。該井無復(fù)雜層。設(shè)計(jì)系數(shù)取以下值：Sw=0.036g/cm3Sg=0.036g/cm3Sf=0.024g/cm3Sk=0.060g/cm3Pn=16.56MPaPa=21.36MPa3826m4146m第四節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一章井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）求中間套管下入深度假定點(diǎn)

根據(jù)鉆遇最大地層壓力求設(shè)計(jì)破裂壓力梯度。鉆遇最大地層壓力梯度=2.113g/cm3考慮抽汲壓力Sw =0.036g/cm3采用最小鉆井液密度mmi=2.149g/cm3考慮鉆柱下放時(shí)壓力激動(dòng)Sg=0.036g/cm3考慮安全因素Sf =0.024g/cm3設(shè)計(jì)地層破裂壓力梯度fD=2.209g/cm3

從壓力剖面圖橫坐標(biāo)上2.209處下引垂直線，垂直線與地層破裂壓力梯度曲線相交，交點(diǎn)H2的相應(yīng)井深4146m為中間套管下入深度假定點(diǎn)，該深度地層壓力梯度為1.74g/cm3。破裂壓力梯度1450m3826m4146m地層壓力梯度第四節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一章井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4873（2）驗(yàn)證中間套管下入（4146m深度）是否有卡套管的危險(xiǎn)

其中m即4146m井深地層壓力梯度（1.74g/cm3）與Sw之和

m＝1.74+0.036=1.776g/cm3HN=3384m（查壓力剖面圖正常地層壓力最大井深），p＝1.08g/cm3

=23.08MPa

因?yàn)椋?3.08>16.56（Pn）？所以中間套管下入井深4146m有卡套管的危險(xiǎn)，中間套管下入井深應(yīng)當(dāng)減小。第四節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一章井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（3）計(jì)算中間尾管最大下入深度H3校核尾管下入4146m井深壓差卡鉆可能性(條件改變）。=0.00981(1.776-1.543)3826=8.745MPa其中：m即4146m井深地層壓力梯度與Sw之和

m＝1.74+0.036=1.776g/cm3HN=3826m（3826～4146m井段最小地層壓力對(duì)應(yīng)井深）

p＝1.543g/cm3因?yàn)椋?.745<21.36（Pa）？，下入中間尾管時(shí)不會(huì)卡尾管。第四節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一章井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1450m3826m地層壓力梯度校核鉆井至4146m時(shí)，如果產(chǎn)生溢流，給定sk＝0.06g/cm3溢流條件，壓井時(shí)中間套管鞋3826m處是否會(huì)被壓裂，產(chǎn)生地下井噴（井漏）危險(xiǎn)。中間尾管井深4146m處地層壓力梯度=1.74g/cm3

=1.865g/cm3井深3826m處地層破裂壓力梯度=2.172g/cm3。因?yàn)椋?.865<2.172，所以當(dāng)鉆至井深4146m，若發(fā)生溢流，關(guān)井不會(huì)壓裂中間套管鞋處地層，產(chǎn)生地下井噴危險(xiǎn)。第四節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一章井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（4）表層套管可下深度H1根據(jù)中間套管下入深度3826m處地層壓力梯度，給定0.060g/cm3的溢流條件，試算表層套管可下深度。

設(shè)表層套管下入深度=1067m

=1.819g/cm3井深1067m處地層破裂壓力梯度=1.693g/cm3。因?yàn)閒1067<fD1067，會(huì)壓裂地層產(chǎn)生地下井噴的危險(xiǎn)。試算深度不能滿足要求。第四節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一章井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（5）油層套管下入4878m深度是否有卡套管的危險(xiǎn)=0.00981（2.149-1.74）4146=16.635MPa其中：m即4878m井深之前最大地層壓力梯度與Sw之和

m＝2.113+0.036=2.149g/cm3HN=4146m（4146～4878m井段最小地層壓力對(duì)應(yīng)井深）

p＝1.74g/cm3因?yàn)?16.635<21.36

（Pa）？，油層套管下入4878m不會(huì)卡套管。該井設(shè)計(jì)的套管程序如表

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該井設(shè)計(jì)的井身結(jié)構(gòu)如下表

破裂壓力梯度1450m3826m4146m地層壓力梯度套管層次下入深度m表層套管中間套管中間尾管油層套管1450382641464878套管尺寸為339.7244.5177.8139.7mm(133/895/875in)第四節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一章井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

實(shí)例計(jì)算分析—例2例2某井設(shè)計(jì)井深3500m，表2-4為該井地層巖性剖面、地層壓力梯度和地層破裂壓力梯度及各層段地質(zhì)復(fù)雜提示數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)系數(shù)為：Sw=0.016g/cm3，Sg=0.09g/cm3，Sf=0.02g/cm3，PN=15MPa，Pa=20MPa。該區(qū)為非高壓氣區(qū)，不考慮溢流條件，確定該井井身結(jié)構(gòu)。

層位井深m地層壓力梯度當(dāng)量密度g/cm3地層破裂壓力梯度當(dāng)量密度g/cm3復(fù)雜情況提示A2801.01.02~1.05礫石層漏失B6201.01.02~1.50B中上部礫石漏失C10201.01.50

D15701.01.50(1.15~1.20)D底部礫石及D~E層界面漏失E19021.01.50(1.18~1.20)E~F層界面漏失F26251.101.50

G328621.151.96~2.03

G231451.231.80~2.06

G135001.231.67

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（2）由圖及給定的設(shè)計(jì)系數(shù)確定中間套的下入深度

若按可堵漏成功考慮:設(shè)計(jì)地層破裂壓力梯度時(shí)，不考慮兩個(gè)奇異點(diǎn)的影響，且該區(qū)為非高壓油氣區(qū)，由下式計(jì)算設(shè)計(jì)地層破裂壓力梯度當(dāng)量密度，即

fD=1.23+0.016+0.09+0.02=1.36g/cm3

在上圖中可求得fD與地層破裂壓力梯度線的交點(diǎn)。從圖中可知設(shè)計(jì)地層破裂壓力梯度線都落入地層破裂壓力梯度線內(nèi)（除B點(diǎn)以上井段及兩個(gè)奇異點(diǎn)外），因此中間套管下深只在井深500m左右。該種情況，只要表層套管下深至500m即可代替中間套管。第四節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一章井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

表層套管＋油層套管當(dāng)量密度g/cm^3設(shè)計(jì)破裂壓力梯度地層破裂壓力梯度地層壓力梯度137.9mm444.5mm215.9mm當(dāng)量密度g/cm^3設(shè)計(jì)破裂壓力梯度地層破裂壓力梯度地層壓力梯度137.9mm444.5mm215.9mm兩個(gè)奇異點(diǎn)

封堵漏失層下入中間套管至F層一定深度。

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因此本井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可按以下兩種方案設(shè)計(jì)：（1）按地質(zhì)復(fù)雜必封點(diǎn)確定中間套管封隔深度，即中間套管下入F層一定深度。（2）詳細(xì)分析鄰井鉆井資料，是否在目前堵漏工藝技術(shù)條件，能有效地封堵住DE、EF層界面漏失層，保證在鉆下部地層過程中，兩個(gè)漏層能承受1.30g/cm3以上鉆井液的液柱壓力，若可行，則可不必下中間套管。即如圖所示，井身結(jié)構(gòu)為339.7mm表層套管，139.7mm油層套管。第四節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一章井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3、穩(wěn)產(chǎn)要求為了能在高含水率下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)(能提供采用大泵高排液量生產(chǎn)的條件)，就必須要根據(jù)今后日產(chǎn)液量的大小選定泵徑、然后確定與之相配套的油管尺寸和生產(chǎn)套管尺寸。4、增產(chǎn)措施如果油井需要壓裂投產(chǎn)或今后采用壓裂來解堵、增產(chǎn)，必須設(shè)計(jì)足夠大的生產(chǎn)套管尺寸，以便能下入較大尺寸的油管以保證能把地層壓開。第五節(jié)生產(chǎn)套管尺寸設(shè)計(jì)第一章井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

二、生產(chǎn)套管尺寸設(shè)計(jì)1、根據(jù)人工舉升方式確定油管和生產(chǎn)套管尺寸油管和生產(chǎn)套管尺寸選擇的步驟為：1）預(yù)測油井高含水期的日產(chǎn)液量油井高含水期日產(chǎn)液量主要根據(jù)開發(fā)設(shè)計(jì)的單井原油配產(chǎn)量來預(yù)測。高含水期日產(chǎn)液量與配產(chǎn)量

的關(guān)系為：2）選擇泵的理論排量泵的理論排量與日產(chǎn)液量

的關(guān)系為：

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m3/dfw－含水率ηw－泵效率3）按泵的理論排量大小，選擇泵的公稱直徑，并確定生產(chǎn)套管尺寸據(jù)預(yù)測的泵的理論排量，選擇泵的公稱直徑，再查相應(yīng)的泵參數(shù)表，得出聯(lián)接油管尺寸和泵的最大外徑。再考慮油井是采用礫石充填防砂還是不防砂來確定與各泵徑相匹配的生產(chǎn)套管尺寸。管式（整體）抽油泵井的油管、生產(chǎn)套管的選定（表2－5）潛油電泵(電潛泵)井生產(chǎn)套管尺寸的選定（表2－6）

第五節(jié)生產(chǎn)套管尺寸設(shè)計(jì)第一章井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2、從增產(chǎn)措施校核生產(chǎn)套管尺寸水力壓裂施工時(shí)所需的井口泵壓計(jì)算公式為:分析上式可知，當(dāng)破裂壓力梯度很大或井很深(H很大)，或油管內(nèi)徑D很小時(shí)，井口泵壓將會(huì)很高。由于壓裂車在規(guī)定的排量下的泵壓是一定的。由此，可以求出現(xiàn)有壓裂設(shè)備條件所許可的最小油管內(nèi)徑D:

根據(jù)計(jì)算的最小油管內(nèi)徑確定最接近的油管外徑，在查相關(guān)的表得出滿足增產(chǎn)措施需要的油管和生產(chǎn)套管尺寸（表2－8）。第五節(jié)生產(chǎn)套管尺寸設(shè)計(jì)第一章井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

f—摩阻系數(shù)H—油層中部井深γ—壓力液相對(duì)密度3、綜合選擇油管和生產(chǎn)套管尺寸

根據(jù)人工舉升方式確定了油管和生產(chǎn)套管尺寸，又根據(jù)增產(chǎn)措施的需要確定了油管和生產(chǎn)套管