2井身结构设计.ppt

2井身结构设计
第二章：井身结构设计
第一节：地层压力理论及预测方法
Dc指数
声波时差
地震层速度法
第二节：地层破裂压力预测
理论计算
地破试验
第三节：地层坍塌压力预测
第四节：井身结构设计
第五节：生产套管尺寸设计（自学）
的速度随岩石孔隙度的增大而减小，对于沉积压实作用形成的泥岩、页岩，在正常地层压力井段，随着井深增加，岩石孔隙度减少，声波速度增加，声波时差减小；在异常压力井段，岩石空隙度增加，声波速度减少，声波时差增大。因此，可以通过声波时差偏离正常趋势线的大小预测地层压力。
适用范围：岩性为泥岩、页岩；完钻后进行地层压力评价。
H
声波时差
地层压力理论及预测方法
声波时差（用页岩的声波时差）
要求：足够数量的测井数据
H：井深，m
Δ t:井深H处的泥岩声波时差，μs/ft
Δ t0:表层泥岩声波时差, μs/ft
C：正常趋势线斜率
A:正常趋势线截距
2022/6/22
地层压力理论及预测方法
声波时差法预测地层压力
预测步骤
在标准声波时差测井资料上选择泥质含量大于80%的泥页岩层段，以5m为间隔点读出井深相应的声波时差值，并在半对数坐标上描点；
建立正常压实趋势线及正常压实趋势线方程；
将测井曲线上的声波时差值代入趋势线方程，求出等效深度HE；
用等效深度法计算地层压力PP。
对于碳酸岩类地层的孔隙压力预测，除了随钻测量外，目前还未研究出成熟的技术。
地层压力理论及预测方法
地层压力预测（监测）方法
地震层速度法
原理：在不同岩性、不同压实程度情况下，地震波速存在差异。在正常压实地层，随着深度增加，地震波速增加；在异常压力地层，随着深度的增加，地震波速减小。
适用范围：钻前对区域地层压力进行评价。
地层破裂压力确定方法
理论计算
井眼井壁的应力：
最大最小水平主应力
地层破裂压力确定方法
地层破裂压力计算
地层的破裂是由井壁上的应力状态决定的。地层破裂是由于井壁上的有效切向应力达到或超过岩石的拉伸强度（抗张强度）
St：地层的拉伸强度，MPa；
μ：泊松比
Po:上覆岩层压力MPa;
α ：有效应力系数
A、B：构造应力系数
Pp：地层孔隙压力，MPa
测试方法
P
Pf=Pstand_pipe+Pm
地层破裂压力确定方法
2022/6/22
液压试验（泄漏试验）
P
泵入量：V
立
管
压
力
P
A
地层破裂压力确定方法
2022/6/22
地层破裂压力确定方法
地层破裂压力的现场测试
循环调节泥浆性能，保证泥浆性能稳定，上提钻头至套管鞋内，关闭防喷器。
用较小排量（~）向井内泵入泥浆，并记录各个时间的注入量及立管压力。
作立管压力与泵入量（累计）的关系曲线图，如右图所示。
从图上确定各个压力值，漏失压力P1，即开始偏离直线点的压力，其后压力继续上升；压力上升到最大值，即为断裂压力Pf；最大值过后压力下降并趋于平缓，平缓的压力称为传播压力。
地层破裂压力确定方法
地层破裂压力的现场测试
求破裂压力当量泥浆密度ρmax
m——试验用泥浆密度，g/cm3；
P1——漏失压力，MPa；
H——裸眼段中点井深，m。
地层破裂压力梯度(MP/m)
地层坍塌压力确定方法
造成井壁坍塌的原因主要是由于井内液柱压力太低，使得井壁周围岩石所受应力超过岩石本身的强度而产生剪切破坏所造成的，此时，对于脆性地层会产生坍塌掉块，井径扩大，对塑性地层，则向井眼内产生塑性变形，造成缩径。
岩石的强度条件（强度准则）
根据库仑-莫尔的研究，岩石破坏时剪切面上的剪应力必须克服岩石的固有剪切强度值（称为粘聚力），加上作用于剪切面上的内摩擦阻力。
C:岩石的粘聚力
Φ：岩石的内摩擦角；σN:岩石剪切面上的法向正应力.
地层坍塌压力确定方法
地层坍塌压力计算
H：井深，m；
Ρ：钻井液密度，g/cm3；
C：岩石的粘聚力，MPa；
η:地层非线性弹性修正系数（～）；
σH 、σh：地层最大和最小水平地应力，MPa
地层压力理论及预测方法
泥页岩强度和力学参数的确定
岩石强度参数的确定
内聚力
内摩擦角
抗拉伸强度
静态弹性参数的确定
泊松比
弹性模量
地层有效应力系数α的确定
利用声波时差测井参数
井身结构设计
定义
套管层次、套管下入深度以及井眼尺寸（钻头尺寸）与套管尺寸的配合。
目的
保证安全、优质、快速和经济地钻达目的层
内容
下入套管层数
各层套管的下入深度
选择合适的套管尺寸与钻头尺寸组合
井身结构设计
井身结构设计的主要原则
能有效保护油气层
能避