第4講 [第二章 套管柱及注水泥設計]——井身結構設計---生產套管尺寸的確定

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

2、身結構設計,一、套管的類型（套管的層次）二、井身結構設計的原則三、依據兩條壓力曲線進行設計四、依據兩條壓力曲線進行井身結構設計的具體方法五、套管尺寸和井眼尺寸的選擇六、水泥返深設計七、現(xiàn)場井身結構設計方法參考文獻：SY/T5431-2008 井身結構設計,第一節(jié) 井身結構設計,井身結構包括：◆ 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。井身結構設計是“鉆井工程設計”的基礎。它不僅關

3、系到鉆井技術經濟指標和鉆井工作的成效，也關系到生產層的保護和產能的維持。,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： 一般的是由內向外、由下向上：生產套管→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→…→導管尺寸。,,地層,五、套管尺寸和井眼尺寸的選擇,生產套管則要根據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太大不經濟；Δ太小導致下套困難及注水泥后水泥過早脫水形成水泥橋。最好為：套管及井眼尺寸標準組合。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,目前國內外所生產的套管尺寸及鉆頭及尺寸已標準系列化。套管與其相應井眼的尺寸配合基本確定或在較小范圍內變化?，F(xiàn)場常用的井身結構有：,,,二開井身結構（不下技套）,三開井身結構,六、水泥返深設計,◆ 對于油層，生產套管的管外水泥返深至少應該

5、在油層頂部200m以上。對于氣層，生產套管的管外水泥返深至少應該在油層頂部300m以上；◆ 中間套管的管外水泥返深至少應該在復雜或大斷層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)場井身結構設計方法,（一）井位設計,（二）鄰井資料分析,1 區(qū)域地質背景2 油氣勘探情況3 圈閉特征4 含油氣分析5 壓力預測6 井位確定和基礎數(shù)據7 取資料要求8 鉆

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

7、）鉆井地質資料,（二）鄰井資料分析,孔隙壓力預測（依據鄰井資料）鄰井基礎數(shù)據鄰井地質分層鄰井井身結構鄰井地層破裂壓力試驗數(shù)據鄰井鉆井液體系及分段鉆井液密度鄰井復雜情況分析其他基礎數(shù)據,舉例：準噶爾盆地小東1井井身結構設計方案,,（一）井位設計,樂東LD22-1-7高溫高壓井特點● 預測井底壓力系數(shù)2.24左右，井底溫度約203OC；● 中深層預測控制天然氣資源量約3145×108m3；● 淺層氣該井已經避

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井井身結構設計,附: 實例分析----樂東LD22-1-7井井身結構設計,附: 實例分析----達深2井井身結構示意圖,松遼盆地東南斷陷區(qū)安達斷陷安達鼻狀構造。達深2井井身結構示意圖,附: 實例分析----達深2井井身結構示意圖,

9、井身結構數(shù)據表,第二章 套管柱及注水泥設計,第一節(jié) 井身結構設計 第二節(jié) 生產套管尺寸的確定 第三節(jié) 套管柱設計 第四節(jié) 注水泥技術 第五節(jié) 復雜類型井套管柱設計和注水泥技術簡介,第二節(jié) 生產套管尺寸的確定,一、概述二、自噴井、氣井生產套管尺寸的確定三、人工舉升井生產套管尺寸的確定四、增產措施對生產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、合理的生產套管、油管設計滿足：鉆井、完井工程

10、本身的需要；還應能為油、氣井在生產過程中，由于油、氣層能量的變化，而采用適合的工藝技術措施留有余地。生產套管、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）生產套管尺寸傳統(tǒng)確定方法由鉆井工程設計井身結構 → 確定生產套管尺寸 → 完井后交給采油方 → 采油方就在已定的生產套管內 → 選擇和確定油管尺寸及采油方式。這種作法的結果是：◆ 采油工程受生產套管尺寸的限制，許多油、氣井無法采用適合的工藝技術；◆ 一些增產

11、措施也難以進行，以及許多油井在高含水期實現(xiàn)不了提高產液量的要求。,一、概述,（二）生產套管尺寸合理選定的順序根據油層能量大小，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套管尺寸。油管及生產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，但生產套管則不可能更換。因此生產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、增產措施、稠油開采對油管和生產套管尺寸的選

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套管尺寸時，必須考慮油井類型、采油方式、增產措施、原油特性及采油工程要求等因素的影響。,一、概述,（二）生產套管尺寸合理選定的順序1）傳統(tǒng)方法 由鉆井確定，設計程序為：表層套管?技術套管?生產套管，最后確定井身結構。特點：從上往下，順推，不考慮今后開發(fā)會出現(xiàn)情況。應放棄！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?生產套管尺寸

13、?技術套管尺寸?表層套管尺寸?最后確定井身結構。特點：從下往上，反推，考慮今后開發(fā)會出現(xiàn)的情況。應推廣！,一、概述,（三）天然氣井油管、生產套管尺寸的確定對于天然氣井，要從生產優(yōu)化和增產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套管尺寸為：,,其中 ：G1——從生產優(yōu)化目的出發(fā)的油、套管尺寸（如以最大產量為目標還是以自噴期最長為優(yōu)化目的）；G2——滿足增產措施要求的油、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、套管尺寸（個別外考慮）；,（四）油井的油管、生產套管尺寸的確定,二、自噴井生產套管尺寸的確定,三、人工舉升井生產套管尺寸的確定,舉升方式和注水開發(fā)油田中后期的日產液量是人工舉升井確定油管和生產套管尺寸的依據。通過日產液量可以確定泵型號——確定油管和生產套管尺寸。這是因為：一般說來，油井自噴期的日產液量相對較小，與之適應的油、套管尺寸也相對較小。而在轉人工舉升采油后，特別

16、是進入高含水期后，為了配合大泵生產，必須要求較大的油、套管尺寸。在確定了油井的舉升方式后，就要預測今后可能的日產液量，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，也可能限制產量。所以，考慮今后的日產液量水平而選定油管和生產套管尺寸才是科學而現(xiàn)實的作法。,（一）有桿泵抽油井 油管及生產套管尺寸的選定,（二）水力活塞泵采油井 油管及生產套管尺寸的選定,（三）電動潛油泵采油井 油管及生產套管尺寸的選定,,（四）氣舉

17、采油油井 油管及生產套管尺寸的選定,（五）其它舉升方式油管及生產套管尺寸的選定,四、增產措施對生產套管尺寸選擇的影響,增產措施主要指壓裂、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，要求設計更大的油管尺寸，相應的生產套管尺寸也應設計得大一些。,四、增產措施對生產套管尺寸選擇的影響,在生產套管選定時：① 要根據地層的破裂壓力梯度大小和井深，預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、套管配合關系，選出相應的最

19、小套管尺寸；④ 以此為基礎，參考人工舉升井油、套管尺寸預選定值，綜合考慮，選出合適的油管和生產套管尺寸。,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、及生產套管尺寸的選擇，同學們可以參考教材P113頁，自己進行學習。,天然氣井、自噴井、人工舉升井、增產措施、稠油或高凝油開采 對油管和生產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套管尺寸時．必須考慮以上各方面的