井身結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

1、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)1設(shè)計依據(jù)1.1 鉆井地質(zhì)設(shè)計1.1.1 地層孔隙壓力、地層破裂壓力及坍塌壓力剖面1.1.2 地層巖性剖面1.1.3 完井方式和油層套管尺寸要求1.2 相鄰區(qū)塊參考井、同區(qū)塊鄰井實鉆資料1.3 鉆井裝備及工藝技術(shù)水平1.4 井位附近河流河床底部深度、飲用水水源的地下水底部深度、附近水源分布情況、地下礦產(chǎn)采掘開采層深度、開發(fā)調(diào)整井的注水層位深度。1.5 鉆井技術(shù)規(guī)范2設(shè)計參數(shù)及取值范圍2.1 根據(jù)當(dāng)?shù)亟y(tǒng)計數(shù)據(jù)分析確定2.2 取值范圍2.2.1 抽汲壓力當(dāng)量密度sb和激動壓力sg一般取(0.015|_ 0.040)g/cm32.2.2 地層破裂壓力當(dāng)量密度安全允許值 sf 一般取0

2、.03g / cm32.2.3 溢流允許值sk根據(jù)井控技術(shù)水平確定，一般取(0.05 l 0.10) g / cm32.2.4 正常壓力地層壓差卡鉆臨界值 apn, 一般取(12口 15)mpa ,異常壓力地層壓差卡鉆臨界值(15|_|20)mpa3設(shè)計約束條件3.1鉆井液密度鉆井液密度即最小液柱壓力當(dāng)量密度大于或等于裸眼井段的最大地層孔隙壓力當(dāng)量密度，見公式(1)。pm 小+(1)式中：31 鉆井液密度，g/cm ；3pmax 裸眼井段最大的地層孔隙壓力當(dāng)量密度，g/cm ； p鉆井液密度附加值，g/cm 0考慮地層坍塌壓力對井壁穩(wěn)定的影響， 確定裸眼井段的最大鉆井液密度，見mmax max

3、 卜 pmax ,二， cmax :(2)式中:31 m max 裸眼井段最大鉆井液密度，g/cm ；：，max/3裸眼井段最大的地層孔隙壓力當(dāng)量密度，g/cm ； 鉆井液密度附加值，g/cm3；pcmax 裸眼井段最大地層坍塌壓力當(dāng)量密度,/ 3g / cm。3.2最大井內(nèi)壓力當(dāng)量密度3.2.1 正常作業(yè)時最大井內(nèi)壓力當(dāng)量密度見式（3)。二 = sbn max mmax g(3)pbn max正常作業(yè)時最大井內(nèi)壓力當(dāng)量密度,/ 3g / cm ；式中:831 m max 裸眼井段最大鉆井液密度，g/cm ；sg 激動壓力當(dāng)量密度，g / cm3。3.2.2發(fā)生溢流關(guān)井時的最大井內(nèi)壓力當(dāng)量密度

4、見式（4）。(4):bamax = ：mmax . dm sdx式中:；bamax發(fā)生溢流關(guān)井時的最大井內(nèi)壓力當(dāng)量密度，g/cm3;3m max 裸眼井段最大鉆井液密度，g / cm ；dm 裸眼井段最大地層孔隙壓力當(dāng)量密度對應(yīng)的頂部井深,dx 裸眼井段最淺井深，m;sk溢流允許值,g / cm3。3.3 安全地層破裂壓力當(dāng)量密度安全地層破裂壓力當(dāng)量密度見式(5)。pff=pf-sf(5)式中：pff安全地層破裂壓力當(dāng)量密度，g/cm3；pf地層破裂壓力當(dāng)量密度，g/cm3;sf 地層破裂壓力當(dāng)量密度安全允許值，g/cm3。3.4 約束條件3.4.1 壓力平衡約束條件裸眼井段內(nèi)某一深度處的壓力

5、當(dāng)量密度%應(yīng)小于或等于裸眼井段的最小安全地層破裂壓力當(dāng)量密度 pff min ,見式(6)。b pff min( 6)式中：% 裸眼井段內(nèi)某一深度處的壓力當(dāng)量密度，g/cm3;pff min 裸眼井段最小安全地層破裂壓力當(dāng)量密度，g/cm3。3.4.2 壓差卡鉆約束條件鉆井作業(yè)過程中，鉆井液液柱壓力與地層孔隙壓力最大壓差不大于apn或pa ,見式(7)。0.00981 m (pmmax-ppmin)，dn pngpa)(7)式中： p 鉆井液液柱壓力與地層孔隙壓力最大壓差,mpa ;pm max 一裸眼井段最大鉆井液密度，g/cm3；ppmin 一裸眼井段正?；蜃钚〉貙涌紫秹毫Ξ?dāng)量密度，g/c

6、m3；dn 一一最深正常地層孔隙壓力當(dāng)量密度或最深最小地層孔隙壓力當(dāng)量密度 pn正常壓力地層壓差卡鉆臨界值，mpa ; pa異常壓力地層壓差卡鉆臨界值，mpa o4必封點應(yīng)考慮的因素4.1 易坍塌頁巖層、塑性泥巖層、鹽巖層、巖膏層、煤層等。4.2 裂縫溶洞型、破裂帶、不整合交界面型漏失地層。4.3 含h 2s等有毒氣體的油氣層。4.4 井眼軌跡控制等施工方面的特殊要求，叢式井組的表層套管和技術(shù)套管 設(shè)計深度按規(guī)定執(zhí)行。4.5 欠平衡壓力鉆井等特殊工藝井的技術(shù)要求。5設(shè)計方法、步驟5.1 設(shè)計方法的選擇5.1.1 對于已探明區(qū)塊的開發(fā)井或地質(zhì)環(huán)境清楚的井，采用自下而上設(shè)計方法。5.1.2 對于新

7、探區(qū)的探井或下部地層地質(zhì)環(huán)境不清楚的井，采用自上而下和自下而上相結(jié)合的方法。6套管與井眼間隙的選擇6.1 選擇原則6.1.1 開發(fā)井應(yīng)滿足油氣開發(fā)的要求，生產(chǎn)套管尺寸根據(jù)生產(chǎn)層的產(chǎn)能、油 管尺寸增產(chǎn)措施以及后期開發(fā)作業(yè)的要求確定。6.1.2 探井應(yīng)滿足順利鉆達(dá)設(shè)計目的層的要求。6.2 套管與井眼間隙的選擇6.2.1 開發(fā)井由下而上、由里而外確定各層套管與井眼間隙。6.2.2 新探區(qū)的探井由上而下、由外而里確定各層套管與井眼間隙。6.2.3 套管與井眼間隙設(shè)計應(yīng)保證套管安全下入并滿足固井質(zhì)量要求。附錄a自下而上設(shè)計方法的設(shè)計步驟a.1用式（5）計算安全地層破裂壓力當(dāng)量密度值。a.2繪制地層孔隙壓

8、力當(dāng)量密度曲線、地層破裂當(dāng)量密度曲線、安全地層破裂壓力當(dāng)量密度值曲線。示例見圖a.1。050010001500200025003000350040004500當(dāng)量密度， g/cm311.21.41.61.82.02.22.45000圖a.1 壓力當(dāng)量密度曲線圖示例a.3確定井身結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)。a.4技術(shù)套管設(shè)計。自下而上技術(shù)套管（無尾管）設(shè)計步驟示例見圖a.2。自下a.3而上技術(shù)套管（有尾管）設(shè)計步驟見示例圖當(dāng)量密度，g/cm30500100015002000250030003500400045005000圖a.2自下而上技術(shù)套管（無尾管）設(shè)計步驟示例a.4.1根據(jù)壓力當(dāng)量密度曲線圖中最大地層孔

9、隙壓力的當(dāng)量密度,度的確定方法并計算最大鉆井液密度 max。a.4.2選擇正常作業(yè)工況，用式（3）確定最大壓力的當(dāng)量密度選擇鉆井液密max0a.4.3用式（6）計算裸眼井段所允許的最小安全地層破裂壓力當(dāng)量密度pffmin, o初選技術(shù)套管下入深度d3。a.4.4自橫坐標(biāo)上找到最小安全地層破裂壓力當(dāng)量密度，上引垂線與安全地層破裂壓力曲線相交，交點井深即為初選中間套管的下入深度d3。a.4.5驗證初選技術(shù)套管下入深度有無壓差卡鉆的危險，用式（7）計算鉆井液 液柱壓力與地層孔隙壓力最大壓差值 ap。a.4.6根據(jù)以下原則確定技術(shù)套管下入復(fù)選深度d21和技術(shù)套管下入深度d2；a）若即e apn（apa

10、）,則初選深度d3即為技術(shù)套管下入復(fù)選深度 d21 ,需要進(jìn)行 溢流條件校核。b）若ap aapn（ma）,則技術(shù)套管下入深度應(yīng)小于初選深度 d3 ,此時需用式（7） 計算在dn深度處壓力差為apn（apa）時允許的最大鉆井液密度pm2max,用式（1） 計算地層孔隙壓力當(dāng)量密度pp2max ,并在橫坐標(biāo)上找到對應(yīng)點引垂線與地層孔隙 壓力當(dāng)量密度線相交，交點井深即技術(shù)套管下入深度 d2 ,需要進(jìn)一步設(shè)計尾管。a.4.7按溢流壓井條件校核技術(shù)套管下入復(fù)選深度d21處是否有壓漏危險，即根據(jù)全井最大地層孔隙壓力當(dāng)量密度ppmax對應(yīng)的井深dm ,用式（4）計算d2處最大井內(nèi)壓力的當(dāng)量密度 ha21m

11、ax。當(dāng)：21max小于且接近d21處地層安全破裂壓力 當(dāng)量密度pf21時，滿足設(shè)計要求，d2=d21,否則應(yīng)增加技術(shù)套管下入深度再進(jìn) 行試算，并按a.4.5-a.4.6步驟校核是否發(fā)生壓差卡鉆，最終確定技術(shù)套管下入 深度d2。a.4.8重復(fù)a.4.1-a.4.7步驟逐次設(shè)計其他各層技術(shù)套管，直至表層套管。9當(dāng)量密度，g/cm3圖a.3自下而上技術(shù)套管（有尾管）設(shè)計步驟示例050010001500200025003000350040004500500013a.5表層套管設(shè)計a.5.1根據(jù)最淺一層技術(shù)套管下入深度d2處以上最大地層孔隙壓力當(dāng)量密度，按a.4.1-a.4.3步驟初選表層套管下入深度

12、 d11 ,用式（4）計算溢流關(guān)井時表層套 管鞋處承受的壓力當(dāng)量密度：ballmax 。若計算結(jié)果值小于且接近安全地層破裂當(dāng)量密度pffii,則滿足設(shè)計要求，即表層套管下入深度d1 = d11。示例見圖a.4050010001500200025003000350040004500當(dāng)量密度，g/cm35000圖a.4表層套管設(shè)計步驟示例1a.5.2若計算結(jié)果pbaiimax值大于安全地層破裂壓力當(dāng)量密度pff11,應(yīng)加深表層套管下入深度至d12再進(jìn)行試算；若值小于且接近安全地層破裂當(dāng)量密度，滿足設(shè) 計要求，di=di2。示例見圖a.50500100015002000250030003500400

13、04500當(dāng)量密度,g/cm35000圖a.5表層套管設(shè)計步驟示例2a.5.3設(shè)計表層套管下入深度時一般不進(jìn)行壓差卡鉆校核。a.6尾管設(shè)計a.6.1當(dāng)技術(shù)套管下入深度小于初選深度時，需要下入尾管并確定尾管下入深度。a.6.2根據(jù)技術(shù)套管下入深度的安全地層破裂壓力當(dāng)量密度值pff2,按式（6）確定尾管最大下入深度d5處的最大壓力當(dāng)量密度%5max,用式（3）計算尾管最大下入深度處的允許最大鉆井液密度：m5maxa.6.3用式（1 ）計算尾管最大下入深度d5處的允許最大地層壓力當(dāng)量密度 pp5max。a.6.4在橫坐標(biāo)上找到pp5max值，引垂線與地層孔隙壓力當(dāng)量密度線相交，最深 交點井深即為尾管

14、最大下入深度d5 0a.6.5給定溢流允許值sk壓井時，用式（4）計算技術(shù)套管鞋d2處的壓力當(dāng)量密度pba2max ,當(dāng)其小于該深度地層安全破裂壓力當(dāng)量密度值時，則尾管最大下入深度d5滿足設(shè)計要求。否則應(yīng)減少尾管下入深度，重新試算。示例見圖 a.6。50001.21.42.22.4050010001500200025003000350040004500圖a.6自下而上尾管設(shè)計步驟示例當(dāng)量密度，g/cm31.61.82.0a.6.6校核尾管在下入深度處是否有卡鉆危險，方法同a.4.5-a.4.6。若d5ad3, 則d4=d5,不卡鉆；否則再設(shè)計一層尾管。a.7生產(chǎn)套管設(shè)計生產(chǎn)套管下入深度根據(jù)油層

15、位置、完井方式確定。應(yīng)進(jìn)行壓差卡鉆校核，具體方法同 a.4.5-a.4.6附錄b自上而下設(shè)計方法的設(shè)計步驟8.1 用式（5）計算安全地層破裂壓力當(dāng)量密度值8.2 繪制地層孔隙壓力當(dāng)量密度曲線、地層破裂當(dāng)量密度曲線、安全地層破裂壓 力當(dāng)量密度值曲線。8.3 確定井身結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)。8.4 表層套管設(shè)計。自上而下表層套管設(shè)計步驟示例見圖b.1.050010001500200025003000350040004500當(dāng)量密度， g/cm311.21.41.61.82.02.22.45000圖b.1自上而下表層套管設(shè)計步驟示例根據(jù)地質(zhì)基本參數(shù)，按設(shè)計原則確定表層套管下入深度di。8.5 技術(shù)套管設(shè)計。8

16、.5.1 根據(jù)di處的安全地層破裂壓力當(dāng)量密度pffi,用式（6）確定下部裸眼井段允許最大壓力當(dāng)量密度：bn3max ,選擇正常的鉆進(jìn)作業(yè)工況，用式（3）計算下部裸眼井段允許最大鉆井液密度3max。8.5.2 用式（1）計算下部裸眼井段允許最大地層孔隙壓力當(dāng)量密度pp3max。8.5.3 在壓力當(dāng)量密度曲線橫坐標(biāo)上找到pp3max值，引垂線與地層孔隙壓力當(dāng)量密度線相交，最淺交點井深即為初步確定的技術(shù)套管下入深度d3。示例圖見b.2.5000050010001500200025003000350040004500當(dāng)量密度，g/cm3圖b.2臼上而下技術(shù)套管（無尾管）設(shè)計步驟示例8.5.4 驗證初

17、選技術(shù)套管下入深度d3有無壓差卡鉆的危險，用式（7）計算鉆井液液柱壓力與地層孔隙壓力最大的壓力差值ap。8.5.5 根據(jù)以下原則確定技術(shù)套管下入的復(fù)選深度d21 :a）若ap wapn（apa）,則初選深度d3即為技術(shù)套管下入復(fù)選深度 d21。b）若如apn（apa）,則技術(shù)套管下入深度應(yīng)小于初選深度d3 ,此時需用式（7）計算在dn深度處壓力差為apn（apa）時允許的最大鉆井液密度m2max,用式（1）計算地層孔隙壓力當(dāng)量密度pp2max ,并在橫坐標(biāo)上找到對應(yīng)點引垂線與地層孔隙壓力當(dāng)量密度線相交，交點井深即技術(shù)套管下入深度。示例見圖b.3。8.5.6 按溢流壓井條件校核技術(shù)套管下入復(fù)選深度d21處是否有壓漏危險，即根據(jù)該處以上裸眼井段最大地層壓力對應(yīng)的井深dm ,用式（4）計算di處最大井內(nèi)壓力的當(dāng)量密度pbalmax。當(dāng)小于且接近5處地層安全破裂壓力當(dāng)量密度 pffi時,滿足設(shè)計要求，d2 = d21 ,否則應(yīng)增加技術(shù)套管下入深度再進(jìn)行試算。8.5.7 自上層套管鞋開始，按b.5.5-b.5.6的步驟逐次