井身结构设计.ppt

井身结构设计
§5-1 井身结构设计
一、套管的分类作用
二、井身结构设计的原则
三、井身结构设计的基础数据
四、裸眼井段应满足的力学平衡条件
五、井身结构设计方法
六、设计举例
七、套管尺寸与钻头尺寸的选择
主要包首先求出裸眼中可能存在的最大静压差：
△P=(ρpmax1+Sb -ρpmin)×Dmin×
ρpmax1----钻进至D21遇到的最大地层压力当量密度，g/cm3。
Dmin----最小地层孔隙压力所对应的井深，m；（当有多个最小
地层压力点时，取最大井深。）
若△P < △PN ，则确定D21为中间套管的下入深度D2。
若△P > △PN ，则中间套管深度应小于假定点深度。需根据压差卡钻条件确定中间套管下深。
求在压差△PN 下所允许的最大地层压力：
在地层压力曲线上找出ρpper 所在的深度即为中间套管下深D2。
第五章 固井§5-1 井身结构设计
（3）确定尾管下入深度初选点D31
由破裂压力曲线上查得： ρf3200=；
由：
试取D31=3900m，代入上式算得：pper=；由地层压力曲线查得ρp3900= < pper= g/cm3 ，且相差不大，故确定初选点D31=3900m。
（4）校核是否会卡尾管
计算压差：
△P=（+ - ）×3200×= MPa
因为△P< △PA，故确定尾管下深为D3=D31=3900m。
第五章 固井§5-1 井身结构设计
（5）确定表层套管下深D1
由
试取D1=850m，代入上式计算得： ρfE= g/cm3 。
由破裂压力曲线查得ρf850= g/cm3 ， ρfE < ρf850 ，且相近，故确定D1=850m。
最后设计结果：
第五章 固井§5-1 井身结构设计
七、套管尺寸与钻头尺寸的选择
目前我国使用最多或者说是唯一的套管钻头系列是：
（26"）20" —（17 1/2"）13 3/8"—（12 1/4"）9 5/8"—（8 1/2"）7"—（5 7/8"）4 1/2"
套管和井眼尺寸的确定一般是由内到外进行，首先根据采油工程等方面的要求确定油层套管的尺寸，然后确定与油层套管相匹配的钻头。----。
套管与井眼之间的间隙与井身质量、固井水泥环强度要求、下套管时的井内波动压力、套管尺寸等因素有关。，最大间隙达76mm。
～13mm（1/4～1/2英寸）的间隙。
目前，根据套管层次不同，已基本形成了较稳定的系列。
第五章 固井§5-1 井身结构设计
§5-2 套管柱设计
一、套管和套管柱
二、套管柱受力分析及套管强度
三、套管柱强度设计
一、套管和套管柱
套管：优质无缝钢管。一端为公扣，直接车在管体上；一端为带母扣的套管接箍。
套管的尺寸系列：
API标准套管：4 1/2"，5"，5 1/2"，6 5/8"，7"， 7 5/8"，8 5/8"，9 5/8"，10 3/4"，11 3/4"，13 3/8"，16"，18 5/8"，20"；共14种。
壁厚：～ mm。
小直径的套管直径小一些，大直径的套管直径大一些。
另外有非标准的钢级和壁厚。
第五章 固井§5-2 套管柱设计
套管的钢级
API标准：H-40，J-55，K-55，C-75，L-80，N-80，C-90，C-95，P-110，Q-125。（数字×1000为套管的最小屈服强度 kpsi）。
1kpsi=
其中， H-40，J-55，K-55，C-75，L-80，C-90是抗硫的。
连接螺纹的类型
API标准：短圆（STC）、长圆（LTC）、梯形（BTC）、直连型（XL）
套管柱：由同一内径、不同钢级、不同壁厚的套管用接箍连接组成的管柱。特殊情况下也使用无接箍套管柱。
第五章 固井§5-2 套管柱设计
二、套管柱受力分析及套管强度
套管柱在井内所受外载复杂。在不同时期（下套管过程中、注水泥时、后期开采等过程中）套管柱的受力也不同。
在分析和设计中主要考虑基本载荷：轴向拉力、外挤压力及内压力。
套管柱设计时按最危险情况考虑。
1、轴向拉力及套管的抗拉强度
（1）套管的轴向拉力
自重产生的拉力、弯曲产生的附加拉力、注水泥时产生