第4讲-[第二章-套管柱及注水泥设计]——井身结构设计---生产套管尺寸的确定

绪论第一章完井工程的基础第二章套管柱及注水泥设计第三章完井液和完井方式第四章射孔第五章投产措施第六章完井管柱及井口装置课程总结完井工程课程内容及课时分布第二章套管柱及注水泥设计第一节井身结构设计第二节生产套管尺寸的确定第三节套管柱设计第四节注水泥技术第五节复杂类型井套管柱设计和注水泥技术简介第一节井身结构设计一、套管的类型（套管的层次）二、井身结构设计的原则三、依据两条压力曲线进行设计四、依据两条压力曲线进行井身结构设计的具体方法五、套管尺寸和井眼尺寸的选择六、水泥返深设计七、现场井身结构设计方法参考文献：SY/T5431-2008井身结构设计第一节井身结构设计井身结构包括：◆套管层次；◆各层套管下入深度；◆井眼尺寸(钻头尺寸)与套管尺寸的配合。井身结构设计是“钻井工程设计”的基础。它不仅关系到钻井技术经济指标和钻井工作的成效，也关系到生产层的保护和产能的维持。五、套管尺寸和井眼尺寸的选择在套管的层次和各层的下入深度确定之后，那么相应的套管的尺寸和井眼直径也就同时确定了。确定套管尺寸的原则：一般的是由内向外、由下向上：生产套管→井眼尺寸→中间套管尺寸→井眼尺寸→…→表层套管尺寸→表套井眼尺寸→…→导管尺寸。地层Q350N2d940N1t1940N1s2245E2-3a2950E1-2z3570K2d3600（未穿）井身结构五、套管尺寸和井眼尺寸的选择生产套管则要根据采油方面的要求来定。套管与井眼之间有一定的间隙Δ，Δ太大不经济；Δ太小导致下套困难及注水泥后水泥过早脱水形成水泥桥。最好为：套管及井眼尺寸标准组合。教材P256图7—3。min9.512.7mm、31min82in或，in43地层Q350N2d940N1t1940N1s2245E2-3a2950E1-2z3570K2d3600（未穿）井身结构三开二开一开五、套管尺寸和井眼尺寸的选择目前国内外所生产的套管尺寸及钻头及尺寸已标准系列化。套管与其相应井眼的尺寸配合基本确定或在较小范围内变化。现场常用的井身结构有：类别开钻次序钻头尺寸/mm套管尺寸/mm适用条件二开井身结构（不下技套）一开444.5339.7井深3500m；没有复杂地质情况（如异常高压、硫化氢等）二开（复合井眼）241.3139.7215.9三开井身结构一开444.5339.7地质情况复杂；特别注重油气层的保护二开311.2244.5三开215.9139.7二开井身结构（不下技套）三开井身结构六、水泥返深设计◆对于油层，生产套管的管外水泥返深至少应该在油层顶部200m以上。对于气层，生产套管的管外水泥返深至少应该在油层顶部300m以上；◆中间套管的管外水泥返深至少应该在复杂或大断层100m以上；◆尾管的管外水泥返深至少在尾管的悬挂器以上；◆表层套管的管外水泥返到地面。七、现场井身结构设计方法（一）井位设计（二）邻井资料分析•1区域地质背景•2油气勘探情况•3圈闭特征•4含油气分析•5压力预测•6井位确定和基础数据•7取资料要求•8钻井工程地质提示与安全环保•9参考文献举例：准噶尔盆地“小东1”井位设计（二）钻井地质资料七、现场井身结构设计方法（一）井位设计（二）邻井资料分析◆井区自然状况◆基本数据◆区域地质简介◆设计依据及钻探目的◆设计地层剖面及预计油气水层位置◆工程设计要求……◆钻井地质设计附件、附图举例：准噶尔盆地“小东1”井地质设计（二）钻井地质资料七、现场井身结构设计方法（一）钻井地质资料（二）邻井资料分析①孔隙压力预测（依据邻井资料）②邻井基础数据③邻井地质分层④邻井井身结构⑤邻井地层破裂压力试验数据⑥邻井钻井液体系及分段钻井液密度⑦邻井复杂情况分析⑧其他基础数据举例：准噶尔盆地小东1井井身结构设计方案（一）井位设计乐东LD22-1-7高温高压井特点●预测井底压力系数2.24左右，井底温度约203OC；●中深层预测控制天然气资源量约3145×108m3；●浅层气该井已经避开，但是567米有气层；●破裂压力与地层压力间隙比较小，容易发生井漏；●1923米以上有实钻资料，但是只有1口井，1923米以下未钻过，可变因数很大。返回附:实例分析----乐东LD22-1-7井井身结构设计附:实例分析----乐东LD22-1-7井井身结构设计附:实例分析----达深2井井身结构示意图松辽盆地东南断陷区安达断陷安达鼻状构造。达深2井井身结构示意图表层钻头ф444.5mm×525.00m套管ф339.7mm×524.60m技套二级水泥返深241.00m技套分级箍下深1599.49m尾管挂深2899.90m阻流环下深4011.44m(水泥塞3975.91m)技套钻头ф311.2mm×3064.50m套管ф244.5mm×3062.85m生产层(尾管)钻头ф215.9mm×4050.00m套管ф139.7mm×4046.24m附:实例分析----达深2井井身结构示意图井身结构数据表第二章套管柱及注水泥设计第一节井身结构设计第二节生产套管尺寸的确定第三节套管柱设计第四节注水泥技术第五节复杂类型井套管柱设计和注水泥技术简介第二节生产套管尺寸的确定一、概述二、自喷井、气井生产套管尺寸的确定三、人工举升井生产套管尺寸的确定四、增产措施对生产套管尺寸选择的影响五、其它一、概述从现代完井工程概念出发，一个更为完美、合理的生产套管、油管设计满足：钻井、完井工程本身的需要；还应能为油、气井在生产过程中，由于油、气层能量的变化，而采用适合的工艺技术措施留有余地。生产套管、油管尺寸的选定是完井工程的重要环节之一。一、概述（一）生产套管尺寸传统确定方法由钻井工程设计井身结构→确定生产套管尺寸→完井后交给采油方→采油方就在已定的生产套管内→选择和确定油管尺寸及采油方式。这种作法的结果是：◆采油工程受生产套管尺寸的限制，许多油、气井无法采用适合的工艺技术；◆一些增产措施也难以进行，以及许多油井在高含水期实现不了提高产液量的要求。一、概述（二）生产套管尺寸合理选定的顺序根据油层能量大小，并考虑采油工程的要求，先确定不同采油方式下的合理油管尺寸，而后再选定可能的最小生产套管尺寸。油管及生产套管尺寸必须在完井之前就要选定，而在完井后油管尺寸是可以更换的，但生产套管则不可能更换。因此生产套管尺寸的选定要考虑到油井开采全过程。天然气井、自喷井、人工举升井、增产措施、稠油开采对油管和生产套管尺寸的选择都有不同要求。因此，对于一口具体的井来说，在确定合理的油管和生产套管尺寸时，必须考虑油井类型、采油方式、增产措施、原油特性及采油工程要求等因素的影响。一、概述（二）生产套管尺寸合理选定的顺序1）传统方法由钻井确定，设计程序为：表层套管技术套管生产套管，最后确定井身结构。特点：从上往下，顺推，不考虑今后开发会出现情况。应放弃！2）现代方法从采油（采气）的角度按上述敏感性综合分析来确定油管尺寸生产套管尺寸技术套管尺寸表层套管尺寸最后确定井身结构。特点：从下往上，反推，考虑今后开发会出现的情况。应推广！一、概述（三）天然气井油管、生产套管尺寸的确定对于天然气井，要从生产优化和增产措施两个方面来综合考虑并确定。因此天然气井油管和生产套管尺寸为：3,2,1GGGmax寸天然气井油管、套管尺其中：G1——从生产优化目的出发的油、套管尺寸（如以最大产量为目标还是以自喷期最长为优化目的）；G2——满足增产措施要求的油、套管尺寸（压裂、酸化工艺措施）；G3——其他特殊工艺要求的油、套管尺寸（个别井考虑)）一、概述式中：Ｃ１—所选人工举升方式下所获得的油、套管尺寸；Ｃ２—满足稠油开采方式下所获得的油、套管尺寸（主要两种开采方式：注水、注蒸汽）；Ｃ３—其他特殊工艺要求的油、套管尺寸（个别外考虑）；式中：N１—自喷阶段从生产优化目的出发的油、套管尺寸；N２—所选人工举升方式下所获得油、套管尺寸（人工举升方有：有杆抽油、电动潜油泵、水力活塞泵、螺杆泵以及气举采油）；N３—满足增产措施要求的油、套管尺寸（压裂、酸化）；N４—其他特殊上艺要求的训、套管尺寸（个别外考虑）；N4,3N,2N,1Nmax尺寸常规油井的油管、套管3C,2C,1Cmax寸稠油井的油管、套管尺（四）油井的油管、生产套管尺寸的确定二、自喷井生产套管尺寸的确定三、人工举升井生产套管尺寸的确定举升方式和注水开发油田中后期的日产液量是人工举升井确定油管和生产套管尺寸的依据。通过日产液量可以确定泵型号——确定油管和生产套管尺寸。这是因为：一般说来，油井自喷期的日产液量相对较小，与之适应的油、套管尺寸也相对较小。而在转人工举升采油后，特别是进入高含水期后，为了配合大泵生产，必须要求较大的油、套管尺寸。在确定了油井的举升方式后，就要预测今后可能的日产液量，然后再选定油、套管尺寸，否则，将使许多油井不能采用合理的管柱生产，也可能限制产量。所以，考虑今后的日产液量水平而选定油管和生产套管尺寸才是科学而现实的作法。（一）有杆泵抽油井油管及生产套管尺寸的选定（二）水力活塞泵采油井油管及生产套管尺寸的选定（三）电动潜油泵采油井油管及生产套管尺寸的选定（四）气举采油油井油管及生产套管尺寸的选定（五）其它举升方式油管及生产套管尺寸的选定四、增产措施对生产套管尺寸选择的影响增产措施主要指压裂、酸化。砂岩地层水力加砂压裂或者碳酸盐岩地层的水力加砂压裂、酸压裂，特别是深井、高破裂压力井的这些压裂处理，对油管尺寸从而也对套管尺寸有一定的影响。由于压裂酸化增产措施通常皆为高压、高排量作业，而排量高必然在井简中流动造成较大的水力摩阻，引起过高的井口压力与压裂车无效功率损耗，而导致不能压开地层，使施工失败。分析可知，随着油管尺寸的增大，油管内的摩阻损失急剧下降。因此，对于高破裂压力井以及深井，要求设计更大的油管尺寸，相应的生产套管尺寸也应设计得大一些。四、增产措施对生产套管尺寸选择的影响在生产套管选定时：①要根据地层的破裂压力梯度大小和井深，预测不同油管尺寸下的油管摩阻和井口施工压力；②以井口施工压力＜80％×压裂车工作压力为准则，选出油井最小的油管尺寸；③在参考表1的油、套管配合关系，选出相应的最小套管尺寸；④以此为基础，参考人工举升井油、套管尺寸预选定值，综合考虑，选出合适的油管和生产套管尺寸。五、其它除了上面给大家介绍的几种情况下确定套管尺寸的方法之外，稠油和高凝油开采井油管、及生产套管尺寸的选择，同学们可以参考教材P113页，自己进行学习。天然气井、自喷井、人工举升井、增产措施、稠油或高凝油开采对油管和生产套管尺寸的选择都有影响。因此，对于—口具体井来说，在确定合理的油管和生产套管尺寸时．必须考虑以上各方面的要求，尽可能的做到设计心中有数，兼顾各个方面，具有长远的眼光。小结一.套管尺寸和井眼尺寸的配合与选择（★）二.生产套管尺寸确定的原则和方法（★）三.不同类型井生产套管尺寸选择方法思考题1、确定套管尺寸的原则是什么？2、简述生产套管尺寸合理选定的顺序；