第4講 [第二章 套管柱及注水泥設(shè)計]——井身結(jié)構(gòu)設(shè)計---生產(chǎn)套管尺寸的確定

1、緒 論 第一章 完井工程的基礎(chǔ) 第二章 套管柱及注水泥設(shè)計 第三章 完井液和完井方式 第四章 射孔 第五章 投產(chǎn)措施 第六章 完井管柱及井口裝置 課程總結(jié),完井工程,課程內(nèi)容及課時分布,,第二章 套管柱及注水泥設(shè)計,第一節(jié) 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計 第二節(jié) 生產(chǎn)套管尺寸的確定 第三節(jié) 套管柱設(shè)計 第四節(jié) 注水泥技術(shù) 第五節(jié) 復(fù)雜類型井套管柱設(shè)計和注水泥技術(shù)簡介,第一節(jié) 井

2、身結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、套管的類型（套管的層次）二、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則三、依據(jù)兩條壓力曲線進(jìn)行設(shè)計四、依據(jù)兩條壓力曲線進(jìn)行井身結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體方法五、套管尺寸和井眼尺寸的選擇六、水泥返深設(shè)計七、現(xiàn)場井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法參考文獻(xiàn)：SY/T5431-2008 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計,第一節(jié) 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計,井身結(jié)構(gòu)包括：◆ 套管層次；◆ 各層套管下入深度；◆ 井眼尺寸(鉆頭尺寸)與套管尺寸的配合。井身結(jié)構(gòu)設(shè)計是“鉆井工程設(shè)計”的基礎(chǔ)。它不僅關(guān)

3、系到鉆井技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和鉆井工作的成效，也關(guān)系到生產(chǎn)層的保護(hù)和產(chǎn)能的維持。,五、套管尺寸和井眼尺寸的選擇,在套管的層次和各層的下入深度確定之后，那么相應(yīng)的套管的尺寸和井眼直徑也就同時確定了 。確定套管尺寸的原則： 一般的是由內(nèi)向外、由下向上：生產(chǎn)套管→井眼尺寸→中間套管尺寸→井眼尺寸→…→表層套管尺寸→表套井眼尺寸→…→導(dǎo)管尺寸。,,地層,五、套管尺寸和井眼尺寸的選擇,生產(chǎn)套管則要根據(jù)采油方面的要求來定。套管與井眼之間有一定的間

4、隙Δ，Δ太大不經(jīng)濟(jì)；Δ太小導(dǎo)致下套困難及注水泥后水泥過早脫水形成水泥橋。最好為：套管及井眼尺寸標(biāo)準(zhǔn)組合。教材P256圖7—3。,,,地層,,,,三開,二開,一開,五、套管尺寸和井眼尺寸的選擇,目前國內(nèi)外所生產(chǎn)的套管尺寸及鉆頭及尺寸已標(biāo)準(zhǔn)系列化。套管與其相應(yīng)井眼的尺寸配合基本確定或在較小范圍內(nèi)變化?，F(xiàn)場常用的井身結(jié)構(gòu)有：,,,二開井身結(jié)構(gòu)（不下技套）,三開井身結(jié)構(gòu),六、水泥返深設(shè)計,◆ 對于油層，生產(chǎn)套管的管外水泥返深至少應(yīng)該

5、在油層頂部200m以上。對于氣層，生產(chǎn)套管的管外水泥返深至少應(yīng)該在油層頂部300m以上；◆ 中間套管的管外水泥返深至少應(yīng)該在復(fù)雜或大斷層100m以上；◆ 尾管的管外水泥返深至少在尾管的懸掛器以上；◆ 表層套管的管外水泥返到地面。,七、現(xiàn)場井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法,（一）井位設(shè)計,（二）鄰井資料分析,1 區(qū)域地質(zhì)背景2 油氣勘探情況3 圈閉特征4 含油氣分析5 壓力預(yù)測6 井位確定和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)7 取資料要求8 鉆

6、井工程地質(zhì)提示與安全環(huán)保9 參考文獻(xiàn),舉例：準(zhǔn)噶爾盆地“小東1”井位設(shè)計,,（二）鉆井地質(zhì)資料,七、現(xiàn)場井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法,（一）井位設(shè)計,（二）鄰井資料分析,◆ 井區(qū)自然狀況 ◆ 基本數(shù)據(jù) ◆ 區(qū)域地質(zhì)簡介 ◆ 設(shè)計依據(jù)及鉆探目的 ◆ 設(shè)計地層剖面及預(yù)計油氣水層位置 ◆ 工程設(shè)計要求 … …◆ 鉆井地質(zhì)設(shè)計附件、附圖,舉例：準(zhǔn)噶爾盆地“小東1”井地質(zhì)設(shè)計,,（二）鉆井地質(zhì)資料,七、現(xiàn)場井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方法,（一

7、）鉆井地質(zhì)資料,（二）鄰井資料分析,孔隙壓力預(yù)測（依據(jù)鄰井資料）鄰井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)鄰井地質(zhì)分層鄰井井身結(jié)構(gòu)鄰井地層破裂壓力試驗數(shù)據(jù)鄰井鉆井液體系及分段鉆井液密度鄰井復(fù)雜情況分析其他基礎(chǔ)數(shù)據(jù),舉例：準(zhǔn)噶爾盆地小東1井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,,（一）井位設(shè)計,樂東LD22-1-7高溫高壓井特點(diǎn)● 預(yù)測井底壓力系數(shù)2.24左右，井底溫度約203OC；● 中深層預(yù)測控制天然氣資源量約3145×108m3；● 淺層氣該井已經(jīng)避

8、開，但是567米有氣層；● 破裂壓力與地層壓力間隙比較小，容易發(fā)生井漏；● 1923米以上有實鉆資料，但是只有1口井，1923米以下未鉆過，可變因數(shù)很大。,返回,附: 實例分析----樂東LD22-1-7井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計,附: 實例分析----樂東LD22-1-7井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計,附: 實例分析----達(dá)深2井井身結(jié)構(gòu)示意圖,松遼盆地東南斷陷區(qū)安達(dá)斷陷安達(dá)鼻狀構(gòu)造。達(dá)深2井井身結(jié)構(gòu)示意圖,附: 實例分析----達(dá)深2井井身結(jié)構(gòu)示意圖,

9、井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表,第二章 套管柱及注水泥設(shè)計,第一節(jié) 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計 第二節(jié) 生產(chǎn)套管尺寸的確定 第三節(jié) 套管柱設(shè)計 第四節(jié) 注水泥技術(shù) 第五節(jié) 復(fù)雜類型井套管柱設(shè)計和注水泥技術(shù)簡介,第二節(jié) 生產(chǎn)套管尺寸的確定,一、概述二、自噴井、氣井生產(chǎn)套管尺寸的確定三、人工舉升井生產(chǎn)套管尺寸的確定四、增產(chǎn)措施對生產(chǎn)套管尺寸選擇的影響五、其它,一、概述,從現(xiàn)代完井工程概念出發(fā)，一個更為完美、合理的生產(chǎn)套管、油管設(shè)計滿足：鉆井、完井工程

10、本身的需要；還應(yīng)能為油、氣井在生產(chǎn)過程中，由于油、氣層能量的變化，而采用適合的工藝技術(shù)措施留有余地。生產(chǎn)套管、油管尺寸的選定是完井工程的重要環(huán)節(jié)之一。,一、概述,（一）生產(chǎn)套管尺寸傳統(tǒng)確定方法由鉆井工程設(shè)計井身結(jié)構(gòu) → 確定生產(chǎn)套管尺寸 → 完井后交給采油方 → 采油方就在已定的生產(chǎn)套管內(nèi) → 選擇和確定油管尺寸及采油方式。這種作法的結(jié)果是：◆ 采油工程受生產(chǎn)套管尺寸的限制，許多油、氣井無法采用適合的工藝技術(shù)；◆ 一些增產(chǎn)

11、措施也難以進(jìn)行，以及許多油井在高含水期實現(xiàn)不了提高產(chǎn)液量的要求。,一、概述,（二）生產(chǎn)套管尺寸合理選定的順序根據(jù)油層能量大小，并考慮采油工程的要求，先確定不同采油方式下的合理油管尺寸，而后再選定可能的最小生產(chǎn)套管尺寸。油管及生產(chǎn)套管尺寸必須在完井之前就要選定，而在完井后油管尺寸是可以更換的，但生產(chǎn)套管則不可能更換。因此生產(chǎn)套管尺寸的選定要考慮到油井開采全過程。,天然氣井、自噴井、人工舉升井、增產(chǎn)措施、稠油開采對油管和生產(chǎn)套管尺寸的選

12、擇都有不同要求。因此，對于一口具體的井來說，在確定合理的油管和生產(chǎn)套管尺寸時，必須考慮油井類型、采油方式、增產(chǎn)措施、原油特性及采油工程要求等因素的影響。,一、概述,（二）生產(chǎn)套管尺寸合理選定的順序1）傳統(tǒng)方法 由鉆井確定，設(shè)計程序為：表層套管?技術(shù)套管?生產(chǎn)套管，最后確定井身結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：從上往下，順推，不考慮今后開發(fā)會出現(xiàn)情況。應(yīng)放棄！2）現(xiàn)代方法 從采油（采氣）的角度按上述敏感性綜合分析來確定油管尺寸?生產(chǎn)套管尺寸

13、?技術(shù)套管尺寸?表層套管尺寸?最后確定井身結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：從下往上，反推，考慮今后開發(fā)會出現(xiàn)的情況。應(yīng)推廣！,一、概述,（三）天然氣井油管、生產(chǎn)套管尺寸的確定對于天然氣井，要從生產(chǎn)優(yōu)化和增產(chǎn)措施兩個方面來綜合考慮并確定。因此天然氣井油管和生產(chǎn)套管尺寸為：,,其中 ：G1——從生產(chǎn)優(yōu)化目的出發(fā)的油、套管尺寸（如以最大產(chǎn)量為目標(biāo)還是以自噴期最長為優(yōu)化目的）；G2——滿足增產(chǎn)措施要求的油、套管尺寸（壓裂、酸化工藝措施）；G3——其他特殊

14、工藝要求的油、套管尺寸（個別井考慮)）,一、概述,式中：Ｃ１—所選人工舉升方式下所獲得的油、套管尺寸；Ｃ２—滿足稠油開采方式下所獲得的油、套管尺寸（主要兩種開采方式：注水、注蒸汽）；Ｃ３—其他特殊工藝要求的油、套管尺寸（個別外考慮）；,式中：N１—自噴階段從 生產(chǎn)優(yōu)化 目的 出發(fā) 的油、套管尺寸；N２—所選人工舉升方式下所獲得油、套管尺寸（人工舉升方有：有桿抽油、電動潛油泵、水力活塞泵、螺桿泵以及氣舉采油）；N３—滿足增產(chǎn)措

15、施要求的油、套管尺寸（壓裂、酸化）；N４—其他特殊上藝要求的訓(xùn)、套管尺寸（個別外考慮）；,（四）油井的油管、生產(chǎn)套管尺寸的確定,二、自噴井生產(chǎn)套管尺寸的確定,三、人工舉升井生產(chǎn)套管尺寸的確定,舉升方式和注水開發(fā)油田中后期的日產(chǎn)液量是人工舉升井確定油管和生產(chǎn)套管尺寸的依據(jù)。通過日產(chǎn)液量可以確定泵型號——確定油管和生產(chǎn)套管尺寸。這是因為：一般說來，油井自噴期的日產(chǎn)液量相對較小，與之適應(yīng)的油、套管尺寸也相對較小。而在轉(zhuǎn)人工舉升采油后，特別

16、是進(jìn)入高含水期后，為了配合大泵生產(chǎn)，必須要求較大的油、套管尺寸。在確定了油井的舉升方式后，就要預(yù)測今后可能的日產(chǎn)液量，然后再選定油、套管尺寸，否則，將使許多油井不能采用合理的管柱生產(chǎn)，也可能限制產(chǎn)量。所以，考慮今后的日產(chǎn)液量水平而選定油管和生產(chǎn)套管尺寸才是科學(xué)而現(xiàn)實的作法。,（一）有桿泵抽油井 油管及生產(chǎn)套管尺寸的選定,（二）水力活塞泵采油井 油管及生產(chǎn)套管尺寸的選定,（三）電動潛油泵采油井 油管及生產(chǎn)套管尺寸的選定,,（四）氣舉

17、采油油井 油管及生產(chǎn)套管尺寸的選定,（五）其它舉升方式油管及生產(chǎn)套管尺寸的選定,四、增產(chǎn)措施對生產(chǎn)套管尺寸選擇的影響,增產(chǎn)措施主要指壓裂、酸化。砂巖地層水力加砂壓裂或者碳酸鹽巖地層的水力加砂壓裂、酸壓裂，特別是深井、高破裂壓力井的這些壓裂處理，對油管尺寸從而也對套管尺寸有一定的影響。由于壓裂酸化增產(chǎn)措施通常皆為高壓、高排量作業(yè)，而排量高必然在井簡中流動造成較大的水力摩阻，引起過高的井口壓力與壓裂車無效功率損耗，而導(dǎo)致不能壓開地層，

18、使施工失敗。分析可知，隨著油管尺寸的增大，油管內(nèi)的摩阻損失急劇下降。因此，對于高破裂壓力井以及深井，要求設(shè)計更大的油管尺寸，相應(yīng)的生產(chǎn)套管尺寸也應(yīng)設(shè)計得大一些。,四、增產(chǎn)措施對生產(chǎn)套管尺寸選擇的影響,在生產(chǎn)套管選定時：① 要根據(jù)地層的破裂壓力梯度大小和井深，預(yù)測不同油管尺寸下的油管摩阻和井口施工壓力；② 以井口施工壓力＜80％×壓裂車工作壓力為準(zhǔn)則，選出油井最小的油管尺寸；③ 在參考表1的油、套管配合關(guān)系，選出相應(yīng)的最

19、小套管尺寸；④ 以此為基礎(chǔ)，參考人工舉升井油、套管尺寸預(yù)選定值，綜合考慮，選出合適的油管和生產(chǎn)套管尺寸。,五、其它,除了上面給大家介紹的幾種情況下確定套管尺寸的方法之外，稠油和高凝油開采井 油管、及生產(chǎn)套管尺寸的選擇，同學(xué)們可以參考教材P113頁，自己進(jìn)行學(xué)習(xí)。,天然氣井、自噴井、人工舉升井、增產(chǎn)措施、稠油或高凝油開采 對油管和生產(chǎn)套管尺寸的選擇都有影響。因此，對于—口具體井來說，在確定合理的油管和生產(chǎn)套管尺寸時．必須考慮以上各方面的