【鉆井工程】井身結(jié)構(gòu)設(shè)計

油氣井工程設(shè)計與應(yīng)用第一部分井身結(jié)構(gòu)設(shè)計第一節(jié)地層—井眼壓力系統(tǒng)第二節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容及套管層次第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)與原理第四節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法第五節(jié)套管與井眼尺寸的選擇第六節(jié)設(shè)計舉例第一部分井身結(jié)構(gòu)設(shè)計一、地層條件下的各種壓力二、鉆井過程中井筒內(nèi)存在的壓力三、井眼內(nèi)的壓力體系第一節(jié)地層—井眼壓力系統(tǒng)1.靜液壓力（hydrostaticpressure）

——靜液壓力，MPa;——液體密度，淡水：1.0g/cm3；鹽水：1.05g/cm3；——液柱的垂直高度，m?！o液壓力梯度，MPa/m；淡水：0.00981MPa/m；鹽水：0.0105MPa/m。一、地層條件下的各種壓力第一節(jié)地層—井眼壓力系統(tǒng)2.上覆巖層壓力（Overburdenpressure）上覆壓力梯度：

如冀東高尚堡構(gòu)造：一、地層條件下的各種壓力第一節(jié)地層—井眼壓力系統(tǒng)（1）上覆巖層壓力梯度一般隨深度增加而增大。（2）沉積巖的平均密度大約為2.5克/厘3，平均上覆巖層壓力梯度一般為0.0227兆帕/米。（3）在石油鉆井中，以鉆臺作為各種壓力的計算基準(zhǔn)面。

注意一、地層條件下的各種壓力第一節(jié)地層—井眼壓力系統(tǒng)3.地層壓力（formationpressue）

地層壓力——指巖石孔隙中的流體所具有的壓力，也稱地層孔隙壓力（formationporepressue），用pp表示。

正常地層壓力——

等于靜液壓力，pp=ph。

異常地層壓力——

地層壓力大于或小于正常地層壓力。。

超過正常地層壓力的地層壓力(pp>ph)稱為異常高壓。低于正常地層靜液壓力的地層壓力(pp<ph)稱為異常低壓。一、地層條件下的各種壓力第一節(jié)地層—井眼壓力系統(tǒng)4.地應(yīng)力（groundorearthstress）（有效）垂直地應(yīng)力（基巖應(yīng)力，骨架應(yīng)力）：（有效）水平地應(yīng)力：上覆巖層壓力的側(cè)壓效應(yīng)+地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力。由上覆巖層壓力產(chǎn)生。一、地層條件下的各種壓力第一節(jié)地層—井眼壓力系統(tǒng)5.地層破裂壓力（fracturepressure）

使某深度處地層破裂時的井眼內(nèi)液體壓力稱為該地層的破裂壓力。地層開裂條件

Ph>pp+σ3σ3<σ2<σ1一、地層條件下的各種壓力第一節(jié)地層—井眼壓力系統(tǒng)6.P0、σ、Pp的關(guān)系

上覆巖層壓力由巖石骨架和孔隙中的流體共同承擔(dān)，因此上覆巖層壓力、地層壓力和基巖應(yīng)力之間存在以下關(guān)系：當(dāng)po一定時，σ減小，pp增大，σ→0，pp→po。所以，地層的孔隙壓力增大，基巖應(yīng)力必然減小。一、地層條件下的各種壓力第一節(jié)地層—井眼壓力系統(tǒng)二、鉆井過程中井筒內(nèi)存在的壓力1.地層孔隙壓力2.地層破裂壓力3.鉆井液靜液柱壓力4.環(huán)空循環(huán)壓降第一節(jié)地層—井眼壓力系統(tǒng)一、井眼內(nèi)的各種壓力5.波動壓力抽吸壓力：激動壓力：6.巖屑重力引起的附加壓力

7.井底有效壓力

正常鉆進(jìn)時：

起鉆時：下鉆時：最大井底壓力：最小井底壓力：第一節(jié)地層—井眼壓力系統(tǒng)三、井眼內(nèi)的壓力體系

1.基本關(guān)系式2.約束條件第一節(jié)地層—井眼壓力系統(tǒng)一、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容二、套管的層次和管柱的類型第二節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容及套管層次設(shè)計的內(nèi)容：（1）套管層次的確定（2）各層套管的下入深度的確定（3）各層套管外水泥返高的確定（4）套管和井眼尺寸的配合一、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容

定義：一口井開鉆之前根據(jù)鉆井的井深設(shè)計要求，依據(jù)地層因素、工程因素及地層必封點的限制，對需要鉆進(jìn)的井進(jìn)行套管下入層次、下入深度以及井眼尺寸與套管尺寸的合理配合進(jìn)行的綜合設(shè)計。第二節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容及套管層次第二節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容及套管層次二、套管柱的類型1、導(dǎo)管主要用途：1）封隔地層疏松層、防止鉆井液滲入地基影響井架穩(wěn)定；2）在鉆表層井眼時將鉆井液從地表引導(dǎo)到鉆井裝置平面上來形成有控循環(huán)。下深位置：這一層套管柱下入深度變化較大：在堅硬的地層中僅用10~20m；而在沼澤地區(qū)則可能上百米；深水鉆井需要上千米—泥線以下50～100m。2、表層套管主要用途：封隔地表淺水層及淺部疏松和復(fù)雜地層；安裝井口、懸掛和支撐后續(xù)各層套管。下深位置：根據(jù)鉆井的目的層深度和地表狀況而定，一般為上百米甚至上千米。水泥返高：返升到地面。3、生產(chǎn)套管（油層套管）主要用途：用以保護(hù)生產(chǎn)層，提供油氣生產(chǎn)通道。下深位置：由目的層位置及完井方式而定。

水泥返高：一般返至擬封固地層以上200m。若擬封層為高壓氣層有時也需要返至地面。二、套管柱的類型第二節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容及套管層次4、中間套管（技術(shù)套管）

主要用途：主要用來封隔不同地層壓力層系或易漏、易塌、易卡等井下復(fù)雜地層。下深位置：在表層套管和生產(chǎn)套管之間由于技術(shù)要求下入的套管，可以是一層、兩層或更多層，因此每層的下深都必須依據(jù)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計原則來進(jìn)行合理設(shè)計。

水泥返高：一般返至擬封固地層以上50～200m。若擬封層為高壓氣層需要返至地面。二、套管柱的類型第二節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容及套管層次二、套管柱的類型5、尾管（襯管）

是在已下入一層技術(shù)套管后采用，即在裸眼井段下套管、注水泥，而套管柱不延伸到井口。主要用途：減輕下套管時鉆機(jī)的負(fù)荷和固井后套管頭負(fù)荷；節(jié)省套管和水泥。一般適用于深井和超深井。下深位置：必須依據(jù)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計原則來進(jìn)行合理設(shè)計。

水泥返高：返至襯管或者尾管懸掛器處，把尾管懸掛器與上層套管緊密連接在一起。第二節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容及套管層次一、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計原則二、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)三、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計系數(shù)確定四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計原理五、地層必封點第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)與原理一、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計原則2.避免漏、噴、塌、卡等井下復(fù)雜情況，保證安全、快速鉆進(jìn)；①鉆下部高壓層采用重鉆井液所產(chǎn)生的井內(nèi)壓力，不致壓裂上部裸露地層；②下套管過程中，井內(nèi)鉆井液液柱壓力和地層壓力間的壓差不致于導(dǎo)致壓差卡套管事故；③當(dāng)實際地層壓力超過預(yù)測值而發(fā)生井涌時，裸眼井段應(yīng)具有壓井處理溢流的能力。

1.有效地保護(hù)油氣層；3.符合當(dāng)?shù)胤?、法?guī)，滿足安全、環(huán)境、健康體系管理的要求。

第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)與原理二、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)（1）鉆井地質(zhì)設(shè)計①地層孔隙壓力、地層破裂壓力及坍塌壓力剖面；②地層巖性剖面及故障提示；③完井方式和油層套管尺寸要求；④鄰區(qū)鄰井試油試采資料。第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)與原理二、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)（2）相鄰區(qū)塊參考井、同區(qū)塊鄰井實鉆資料。（3）鉆井裝備及工藝技術(shù)水平。（4）井位附近河流河床底部深度、飲用水水源的地下水底部深度、附近水源分布情況、地下礦產(chǎn)采掘區(qū)開采層深度、開發(fā)調(diào)整井的注水（汽）層位深度。（5）鉆井技術(shù)規(guī)范。第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)與原理三、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)3.工程數(shù)據(jù)：

抽吸壓力系數(shù)Sb：0.06～0.08g/cm3

激動壓力系數(shù)Sg：0.07～0.10g/cm3

壓裂安全系數(shù)Sf：

0.024～0.048g/cm3

井涌允量Sk

：0.06～0.14g/cm3

壓差允值

p：

pN=15～18MPa，

pA=

21～23MPa

固井回壓值根據(jù)工藝條件確定，一般?。?～4）MPa

1.兩個壓力剖面：地層壓力和地層破裂壓力2.復(fù)雜層位：必封點的數(shù)目和位置第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)與原理四、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計原理

裸眼井段應(yīng)滿足的力學(xué)平衡條件（1）防井涌（3）防壓差卡鉆（2）防井漏（4）防關(guān)井井漏第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)與原理第三節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)與原理五、地層必封點（1）鉆進(jìn)過程中鉆遇易坍塌頁巖層、塑性泥巖層、鹽巖層、巖膏層、煤層等，易造成井壁坍塌和縮徑。（2）裂縫溶洞型、破裂帶地層、不整合交界面地層。（3）含H2S等有毒氣體的油氣層。（4）低壓油氣層的防污染問題。（5）井眼軌跡控制等施工方面的特殊要求。SY/T6396－2009中第4.6條的規(guī)定：“井身結(jié)構(gòu)除按SY/T5431的規(guī)定執(zhí)行外，叢式井組各井的表層下深宜交替錯開10m以上?！保?）在采用欠平衡壓力鉆井時，為了維持上部井眼的穩(wěn)定性，通常將技術(shù)套管下至產(chǎn)層頂部。（7）表層套管的下入深度應(yīng)滿足環(huán)境保護(hù)的要求。一、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法二、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法選擇三、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟第四節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法一、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法計算依據(jù)：在同一裸眼井段內(nèi)，井內(nèi)壓力能平衡地層壓力，并且不壓裂地層。設(shè)計順序：油層套管下深是由完井方式的選擇而定的。真正的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計是從全井最大地層壓力梯度處開始，由下向上確定套管的層次（技術(shù)套管和表層套管）和各層套管的下入深度。1.01.31.61.8當(dāng)量密度，g/cm3井深，m破裂壓力地層壓力油套表套技套設(shè)計井深1.自下而上的設(shè)計法1）設(shè)計思路1.自下而上的設(shè)計法2）設(shè)計特點（1）每層套管下入的深度最淺，套管費用最低。適合已探明地區(qū)開發(fā)井的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計；（2）上部套管下入深度的合理性取決于對下部地層特性了解的準(zhǔn)確程度和充分程度；（3）應(yīng)用于已探明地區(qū)的開發(fā)井的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計比較合理；（4）在保證鉆井施工順利的前提下，自下而上的設(shè)計方法可使井身結(jié)構(gòu)的套管層次最少，每層套管下入的深度最淺，從而達(dá)到成本最優(yōu)的目的。1.自下而上的設(shè)計法2）設(shè)計特點對于深探井，由于對下部地層了解不充分，難以應(yīng)用這種方法確定每層套管的下深。因此，需對傳統(tǒng)的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法進(jìn)行改進(jìn)。一、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法2.自上而下的設(shè)計法

在深井及探井中存在地層壓力的不確定性、地層狀態(tài)和巖性的不確定性、地層分層深度和完井深度的不確定性。

其井身結(jié)構(gòu)設(shè)計不應(yīng)以套管下入深度最淺、套管費用最低為主要目標(biāo)，而應(yīng)要確保鉆井成功率，順利鉆達(dá)目的層為首選目標(biāo)。

目標(biāo)：提高鉆探的成功率，就必須有足夠的套管層次儲備，以便一旦鉆遇未預(yù)料到的復(fù)雜層位時能夠及時封隔，并繼續(xù)鉆進(jìn)。同時希望上部大尺寸套管盡量下深，以便在下部地層的鉆進(jìn)時有一定的套管層次儲備和不至于用小尺寸井眼完井。一、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法2.自上而下的設(shè)計法

設(shè)計思路：在已確定了表層套管下深的基礎(chǔ)上，根據(jù)裸眼井段需滿足的約束條件，從表層套管鞋處開始向下逐層設(shè)計每一層技術(shù)套管的下入深度，直至目的層的生產(chǎn)套管。

約束條件：除考慮裸眼井段必須滿足的壓力平衡約束條件外，還考慮了井眼坍塌壓力的影響。一、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法2.自上而下的設(shè)計法設(shè)計特點：

（1）套管下深是根據(jù)上部已鉆地層的資料確定的，不受下部地層的影響，有利于井身結(jié)構(gòu)的動態(tài)設(shè)計。（2）自上而下的設(shè)計方法可以使設(shè)計的套管層次最少，每層套管下入的深度最深。有利于保證實現(xiàn)鉆探目的，順利鉆達(dá)目的層位。（3）由于工程技術(shù)條件的限制，有些井可能會暫時打水泥塞棄井，當(dāng)條件合適的時候，再鉆開水泥塞，重新鉆進(jìn)。這種井采用自上而下的設(shè)計方法更合適。一、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法3.重點層位設(shè)計法1）設(shè)計思路（1）綜合考慮有效封隔主要目的層位和繼續(xù)深層鉆探的技術(shù)要求，兼顧套管的抗內(nèi)壓能力，確定封隔主要目的層段的套管尺寸和下深；（2）從重點關(guān)注的主要目的層位開始，采用自下而上的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，確定安全鉆達(dá)主要目的層位所需要的套管層次和各層套管的下入深度；一、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法3.重點層位設(shè)計法1）設(shè)計思路（3）從重點關(guān)注的主要目的層位開始，采用自上而下的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，確定自主要目的層開始向下繼續(xù)深層鉆探時，可能提供的套管層次和下深。（4）綜合考慮固井作業(yè)、安全快速鉆進(jìn)、井控等對套管與井眼尺寸配合關(guān)系的要求，確定套管與鉆頭尺寸的配合方案。一、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法3.重點層位設(shè)計法1）設(shè)計特點（1）具有傳統(tǒng)的自下而上設(shè)計方法和改進(jìn)的自上而下設(shè)計方法的全部優(yōu)點。（2）首先設(shè)計的是重點層位處的套管尺寸和下深，可以保證重點目的層處的套管有足夠大的尺寸，為下部地層鉆進(jìn)提供足夠的井眼空間。（3）尤其適應(yīng)于高壓深氣井，首先考慮在高壓氣層之上套管的抗內(nèi)壓強(qiáng)度，選擇合適的技術(shù)套管，然后根據(jù)地層的各種壓力和必封點的情況向兩邊推導(dǎo)，可以保證鉆井過程中發(fā)生溢流后壓井的安全。自下而上的設(shè)計方法為傳統(tǒng)的設(shè)計方法可以確定每層套管的最小下深，經(jīng)濟(jì)性高，適用于已探明區(qū)塊的開發(fā)井或地質(zhì)環(huán)境清楚的地區(qū)的井。自上而下的設(shè)計方法為自上而下的設(shè)計方法在已確定了表層套管下深的基礎(chǔ)上，從表層套管鞋處開始向下逐層設(shè)計每一層技術(shù)套管的下入深度，直至目的層位，有利于保證實現(xiàn)鉆探目的，順利鉆達(dá)目的層位。適用于新探區(qū)的探井或下部地層地質(zhì)環(huán)境不清楚的井。重點層位井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，可以以重點層位為分界，以上部分采用自下而上的設(shè)計方法，可以保證重點目的層處的套管有足夠大的尺寸，為下部地層鉆進(jìn)提供足夠的井眼空間，可以給出套管的合理下深區(qū)間。二、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法優(yōu)選一、套管與鉆頭尺寸的配合原則二、套管與鉆頭尺寸的配合設(shè)計順序三、套管與鉆頭尺寸的經(jīng)驗配合關(guān)系第五節(jié)套管與井眼尺寸的選擇

（1）套管能順利下入井眼內(nèi)，并具有一定的環(huán)空間隙柱水泥。要求最小環(huán)空間隙不能小于9.5mm（3/8in），最好為19mm（3/4in)，且套管直徑越大，間隙應(yīng)越大。（2）鉆頭能夠順利通過上一層套管（6.4～13mm（1/4～1/2英寸）的間隙）。

一、套管與鉆頭尺寸的配合原則第五節(jié)套管與井眼尺寸的選擇

套管和井眼尺寸的確定一般是由內(nèi)到外進(jìn)行。根據(jù)采油工程等方面的要求確定油層套管的尺寸，然后確定與油層套管相匹配的鉆頭；確定鉆油層套管層段鉆頭能通過的上層技術(shù)套管尺寸，確定鉆該段技術(shù)套管的鉆頭尺寸；

……最后鉆表層套管層段的鉆頭尺寸。

二、套管與鉆頭尺寸的配合設(shè)計順序第五節(jié)套管與井眼尺寸的選擇

★長期實踐形成的經(jīng)驗配合關(guān)系（P256，圖7-3）★國內(nèi)常用的配合關(guān)系：

(17?)13?

"—(12?)9?

"—(8?)5?"(17?)13?

"—(12?)9

?

"—(8?)7"（稠油）

（26）20“-（17?）13?"

-（12?）9?

“-（8?

）7“-（5?

）4?

或5"

三、套管與鉆頭尺寸的經(jīng)驗配合關(guān)系(36)30″-(26)20″-

(17?)13

?

″-

(12?)9

?

″-

(8?)7″-

(6或5)

5″(41)36"–(32)26"–(26)20"–(18)16"–(13)103/4"–(9)75/8"

–(8?

)5"第五節(jié)套管與井眼尺寸的選擇

一、自下而上設(shè)計方法二、自上而下設(shè)計方法第六節(jié)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計舉例一、自下而上的設(shè)計計算方法計算依據(jù)：在同一裸眼井段內(nèi)，井內(nèi)壓力能平衡地層壓力，并且不壓裂地層。設(shè)計順序：油層套管下深是由完井方式的選擇而定的。真正的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計是從全井最大地層壓力梯度處開始，由下向上確定套管的層次（技術(shù)套管和表層套管）和各層套管的下入深度。1.01.31.61.8當(dāng)量密度，g/cm3井深，m破裂壓力地層壓力油套表套技套設(shè)計井深1.基本思路

2.計算方法及步驟（設(shè)計舉例）最大地層壓力處（1）計算平衡全井最大地層壓力所需鉆井液密度：地層壓力、地層破裂壓力剖面圖如圖所示，油藏底界深度為4300m，試進(jìn)行該井的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計。

pN=12MPa，

pA=18MPa，

Sb=0.036，Sg=0.030，Sf=0.030,Sk=0.06。井深，m1.21.41.61.82.02.22.4

當(dāng)量鉆井液密度，g/cm3最大地層壓力位于4050m，壓力梯度2.04g/cm3一、自下而上的設(shè)計計算方法（2）計算井內(nèi)最大壓力梯度，確定中間套管下入深度初選點D21：

2.計算方法及步驟（設(shè)計舉例）最大地層壓力處

D21◆不會發(fā)生溢流：D21=2700m由破裂壓力曲線上查得ρf2700=2.15

g/cm3，ρf

<ρf2700且相近。故確定D21=2700m。

井深，m1.21.41.61.82.02.22.4

當(dāng)量鉆井液密度，g/cm3一、自下而上的設(shè)計計算方法◆可能發(fā)生溢流：（2）計算井內(nèi)最大壓力梯度，確定中間套管下入深度初選點D21：

2.計算方法及步驟（設(shè)計舉例）最大地層壓力處

D21由破裂壓力曲線上查得ρf3400=2.19g/cm3，ρf<ρf3400且相近。故確定D21=3400m。

試算得：D21=3400m井深，m1.21.41.61.82.02.22.4

當(dāng)量鉆井液密度，g/cm3一、自下而上的設(shè)計計算方法（3）較核下套管到D21是否被卡◆求下中間套管井段內(nèi)的最大靜壓差：最大地層壓力處D21井深，m1.21.41.61.82.02.22.4

當(dāng)量鉆井液密度，g/cm3◆求下中間套管井段（0~D21）內(nèi)最大鉆井液密度：◆校核是否卡套管：，不卡套管，D2=D21，卡套管，求D2=？

2.計算方法及步驟（設(shè)計舉例）一、自下而上的設(shè)計計算方法（4）求卡套管的實際下深D2：最大地層壓力處D21D2井深，m1.21.41.61.82.02.22.4

當(dāng)量鉆井液密度，g/cm3m

2.計算方法及步驟（設(shè)計舉例）g/cm3一、自下而上的設(shè)計計算方法（5）確定鉆井尾管下入深度：

試取D31=3900m，計算得出ρ(3900)=2.011g/cm3；由地層壓力曲線查得ρ(3900)=1.94g/cm3

，且相差不大，故確定初選點D31=3900m。鉆井尾管可下深度：最大地層壓力處D21D21.21.41.61.82.02.22.4

當(dāng)量鉆井液密度，g/cm3D31

2.計算方法及步驟（設(shè)計舉例）井深，m根據(jù)壓力剖面，試算可得尾管的可下深度D31。一、自下而上的設(shè)計計算方法（5）確定鉆井尾管下入深度：最大地層壓力處D21D21.21.41.61.82.02.22.4

當(dāng)量鉆井液密度，g/cm3D31卡尾管校核，方法同(3、4)。

2.計算方法及步驟（設(shè)計舉例）井深，m對應(yīng)的g/cm3，◆較核是否卡尾管：，不卡套管，D3=D31，卡套管，求D3=？D3=3900m。一、自下而上的設(shè)計計算方法（6）按上述步驟逐層設(shè)計其它中間套管柱和表層套管，直到井口——確定表層套管下深D1。最大地層壓力處D21D21.21.41.61.82.02.22.4

當(dāng)量鉆井液密度，g/cm3D31

2.計算方法及步驟（設(shè)計舉例）由

試取D1=850m，代入上式計算得：ρfE=1.737g/cm3

。由破裂壓力曲線查得ρf850=1.74g/cm3

，ρfE<ρf850

，且相近，故確定D1=850m。

井深，m一、自下而上的設(shè)計計算方法套管層次表層套管中間套管尾管生產(chǎn)套管套管下深（m）850320039004400（并非油層底界）

（7）最后設(shè)計結(jié)果一、自下而上的設(shè)計計算方法

2.計算方法及步驟（設(shè)計舉例）二、自上而下的設(shè)計計算方法某井為預(yù)探井，設(shè)計井深4500m，1900m為新生界地層底，2700m以上地層地質(zhì)環(huán)境清楚，地層孔隙壓力當(dāng)量密度預(yù)測曲線、地層破裂壓力當(dāng)量密度預(yù)測曲線如圖2-7，用自上而下設(shè)計方法設(shè)計套管層次及各層套管的下深。二、自上而下的設(shè)計計算方法1.確定井身結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)。（1）鉆井液密度附加值為0.05g/cm3；（2）激動壓力當(dāng)量密度為0.02g/cm3；（3）地層破裂壓力當(dāng)量密度安全允許值為0.03g/cm3；（4）井涌條件允許值為0.06g/cm3；（5）正常壓力地層壓差卡套管允值為15MPa；（6）異常壓力地層壓差卡套管允值為20MPa。2.用公式（2-29）計算安全地層破裂壓力當(dāng)量密度值。3.繪制地層孔隙壓力當(dāng)量密度曲線、地層破裂壓力當(dāng)量密度曲線、安全地層破裂壓力當(dāng)量密度值曲線。二、自上而下的設(shè)計計算方法4.表層套管設(shè)計根據(jù)地質(zhì)基本參數(shù)，本井自2000m以深地層穩(wěn)定且承壓能力較強(qiáng)，依據(jù)目前國內(nèi)常用井身結(jié)構(gòu)系列，結(jié)合目前的鉆井工藝技術(shù)狀況，確定表層套管下入深度D1為2000m。二、自上而下的設(shè)計計算方法5.技術(shù)套管設(shè)計（1）根據(jù)D1處的安全地層破裂壓力當(dāng)量密度ρff1（1.96g/cm3）如圖2-14，用公式（2-30）確定下部裸眼井段允許最大壓力當(dāng)量密度（1.96g/cm3），（2）計算下部裸眼井段允許最大鉆井液密度二、自上而下的設(shè)計計算方法5.技術(shù)套管設(shè)計（3）在壓力當(dāng)量密度曲線圖橫坐標(biāo)上找出值，引垂線與地層孔隙壓力當(dāng)量密度線相交，最淺交點井深即為初步確定的技術(shù)套管下入深度D2，如圖⑷驗證初選技術(shù)套管下入深度D3有無壓差卡鉆的危險，用公式（2-31）計算鉆井液液柱壓力與地層孔隙壓力最大壓力差值。二、自上而下的設(shè)計計算方法⑸根據(jù)以下原則確定技術(shù)套管下入復(fù)選深度D21：a）若，則初選深度D3即為技術(shù)套管下入復(fù)選深度D21

；b）若，則技術(shù)套管下入深度應(yīng)小于初選深度D3，需用公式（2-31）計算在Dn深度處壓力差為時允許的最大鉆井液密度，用公式（2-25）計算地層孔隙壓力當(dāng)量密度，并在壓力當(dāng)量密度曲線圖橫坐標(biāo)上找出對應(yīng)點引垂線與地層孔隙壓力當(dāng)量密度線相交，交點井深即為技術(shù)套管復(fù)選深度D21。5.技術(shù)套管設(shè)計二、自上而下的設(shè)計計算方法⑹按溢流壓井條件校核表層套管鞋處是否有壓漏的危險，即根據(jù)D21以上裸眼井段最大地層壓力對應(yīng)井深Dm，用公式（2-28）計算出D1處最大井內(nèi)壓力當(dāng)量密度。當(dāng)小于且接近D1處地層安全破裂壓力當(dāng)量密度時，滿足設(shè)計要求，有D2=D21，否則應(yīng)減少技術(shù)套管下入深度進(jìn)行試算。5.技術(shù)套管設(shè)計二、自上而下的設(shè)計計算方法⑺自上層套管鞋開始，按⑴～⑹步驟逐次設(shè)計其它各層技術(shù)套管（尾管），直至生產(chǎn)套管。⑴生產(chǎn)套管下入深度根據(jù)油層位置完井方式確定。⑵按溢流壓井條件校核最深一層技術(shù)套管鞋處是否有壓漏的危險，具體方法同技術(shù)套管。⑶驗證生產(chǎn)套管有無壓差卡鉆的危險，具體方法同技術(shù)套管。5.技術(shù)套管設(shè)計6.生產(chǎn)套管設(shè)計三、自上而下的設(shè)計計算方法三、重點層位設(shè)計計算方法1．準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。①繪制地層孔隙壓力當(dāng)量密度曲線、地層破裂壓力當(dāng)量密度曲線、安全地層破裂壓力當(dāng)量密度曲線。②確定井身結(jié)構(gòu)設(shè)計系數(shù)。②根據(jù)以下原則初選重點層位套管下入復(fù)選深度D21和下入深度D2：a.若Δp≤Δpn（Δpa），則初選深度D即為技術(shù)套管下入復(fù)選深度D21，需要進(jìn)行溢流條件校核。b.若Δp≥Δpn（Δpa），則技術(shù)套管下入深度應(yīng)小于初選深度D，計算在Dn深度處壓力差為Δpn（Δpa）時允許的最大鉆井液密度ρm2max：2．確定重點層位深度D，并確定重點層位D處的套管下入深度。①驗證重點層位套管下入深度D有無壓差卡鉆的危險，計算鉆井液液柱壓力與地層孔隙壓力最大壓力差值：三、重點層位設(shè)計