井身結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范標(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)標(biāo)準(zhǔn) 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和沖動壓力Sg 一般取(0.015 : 0.040)g / cm裸眼井段最大的地層孔隙壓力當(dāng)量密度,g/cm ;2

2、.2.2 地層破裂壓力當(dāng)量密度平安允許值Sf一股取0.03g /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: 0.10)g/cm32.2.4 正常壓力地層壓差卡鉆臨界值 pn, 一般取(12: 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(D壓力當(dāng)量密度,見公式(1).m p max式中:3p maxm鉆井液密度,g/cm ；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 式2.mmaxpmax, cm

3、ax式中：3m max 裸眼井段最大鉆井液密度,g/Cm ；3pmax 裸眼井段最大的地層孔隙壓力當(dāng)量密度,g/Cm ；3鉆井液餐'度附加值,g/cm ;3cmax 裸眼井段最大地層坍塌壓力當(dāng)量密度,g/Cm o3.2 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.Sbn max mmax g(2)(3)bn max正常作業(yè)時最大井內(nèi)壓力當(dāng)量密度,式中:/3m max 裸眼井段最大鉆井液密度,g/Cm ；Sg 沖動壓力當(dāng)量密度,g / cm mmax 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,.3.2.2 發(fā)生溢流

4、關(guān)井時的最大井內(nèi)壓力當(dāng)量密度見式4.(4)Dm Sba max m max _Dx 裸眼井段最淺井深,m；Sk溢流允許值,g / cm3.kDx式中:ba max發(fā)生溢流關(guān)井時的最大井內(nèi)壓力當(dāng)量密度,3.3 平安地層破裂壓力當(dāng)量密度平安地層破裂壓力當(dāng)量密度見式(5).ff f Sf(5)式中：ff平安地層破裂壓力當(dāng)量密度,g / cm3;f地層破裂壓力當(dāng)量密度,g / cm3 ；Sf 地層破裂壓力當(dāng)量密度平安允許值,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)某一深度處的壓力當(dāng)量密度b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ffmin ,見式(6).b ff

5、 min( 6)式中：b 裸眼井段內(nèi)某一深度處的壓力當(dāng)量密度,g / cm3 ；ffmin 裸眼井段最小平安地層破裂壓力當(dāng)量密度,g / cm3 03.4.2 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Pn或Pa ,見式(7).p 0.00981 ( m max p min)DnPn( Pa)(7)式中：p 鉆井液液柱壓力與地層孔隙壓力最大壓差,MPa ;mmax裸眼井段最大鉆井液密度,g/cm3 ；pmin 裸眼井段正常或最小地層孔隙壓力當(dāng)量密度,g/cm3；Dn 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)量密度對應(yīng)井深,m ；Pn正常壓力地層壓差卡

6、鉆臨界值,MPa ;Pa異常壓力地層壓差卡鉆臨界值,MPa.4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H2s等有毒氣體的油氣層.4.4 井眼軌跡限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

7、.1 選擇原那么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)舉措以及后期開發(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)保證套管平安下入并滿足固井質(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計算平安地層破裂壓力當(dāng)量密度值.A.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、平安地層破裂壓力當(dāng)量密度值曲線.例如見圖A.1.05001000

8、1500200025003000350040004500當(dāng)量密度, g/cm311.21.41.61.82.02.22.45000圖A.1 壓力當(dāng)量密度曲線圖例如A.3確定井身結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù).A.2.自下A.4技術(shù)套管設(shè)計.自下而上技術(shù)套管無尾管設(shè)計步驟例如見圖而上技術(shù)套管有尾管設(shè)計步驟見例如圖 A.3.圖A.2自下而上技術(shù)套管無尾管設(shè)計步驟例如A.4.1根據(jù)壓力當(dāng)量密度曲線圖中最大地層孔隙壓力的當(dāng)量密度,選擇鉆井液密度確實定方法并計算最大鉆井液密度m maxoA.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bn maxoA.4.3用式6計算裸眼井段所允許的最小平安地層破裂壓力當(dāng)量密度f

9、f min )0500100015002000250030003500400045005000初選技術(shù)套管下入深度D30A.4.4自橫坐標(biāo)上找到最小平安地層破裂壓力當(dāng)量密度,上引垂線與平安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p.A.4.6根據(jù)以下原那么確定技術(shù)套管下入復(fù)選深度D21和技術(shù)套管下入深度D2;a假設(shè)pPn Pa,那么初選深度D3即為技術(shù)套管下入復(fù)選深度D21,需要進行溢流條件校核.b假設(shè)P Pn Pa,那么技術(shù)套管下入深度應(yīng)小于初選深度 D3,此時需用式7

10、 計算在Dn深度處壓力差為 Pn Pa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 P2max ,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Pmax對應(yīng)的井深Dm,用式4計算D21處最大井內(nèi)壓力的當(dāng)量密度 ba21max.當(dāng) ba21max 小于且接近D21處地層平安破裂壓力當(dāng)量密度ff 21時,滿足設(shè)計要求,D2D21,否那么應(yīng)增加技術(shù)套管下入深度再進行試算,并按A.4.5-A.4.6步驟校核

11、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,直至表層套管圖A.3自下而上技術(shù)套管有尾管設(shè)計步驟例如0500100015002000250030003500400045005000A.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 Du,用式4計算溢流關(guān)井時表層套鞋處承受的壓力當(dāng)量密度ba11max .假設(shè)計算結(jié)果值小于且接近平安地層破裂當(dāng)量密度f- 那么滿足設(shè)計要求,即表層套管下入深度D1 Duo例如見圖A.4.05001000150

12、0200025003000350040004500當(dāng)量密度,g/cm35000圖A.4表層套管設(shè)計步驟例如1管下入深度至D12再進行試算；假設(shè)值小于且接近平安地層破裂當(dāng)量密度,滿足設(shè)計要求,DiD12.例如見圖A.5050010001500200025003000350040004500當(dāng)量密度,g/cm35000圖A.5表層套管設(shè)計步驟例如2A.5.3設(shè)計表層套管下入深度時一般不進行壓差卡鉆校核.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)套管下入深度的平安地層破裂壓力當(dāng)量密度值ff2,按式6確定尾管最大下入深度D5處的最大壓力

13、當(dāng)量密度bn5max ,用式3計算尾管最大下入深度處的允許最大鉆井液密度m5max .A.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p5max.A.6.4在橫坐標(biāo)上找到P5max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ba2max,當(dāng)其小于該深度地層平安破裂壓力當(dāng)量密度值時,那么尾管最大下入深度D5滿足設(shè)計要求.否那么應(yīng)減少尾管下入深度,重新試算.例如見圖 A.6.5000050010001500200025003000350040004500圖A.6自

14、下而上尾管設(shè)計步驟例如當(dāng)量密度,g/cm3A.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.假設(shè)D5 D3 ,那么D4D5,不卡鉆；否那么再設(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)油層位置、完井方式確定.應(yīng)進行壓差卡鉆校核,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計算平安地層破裂壓力當(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、平安地層破裂壓 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)計步驟例如見圖 B.1.0500100015002000250

15、03000350040004500當(dāng)量密度,g/cm35000根據(jù)地質(zhì)根本參數(shù),按設(shè)計原那么確定表層套管下入深度 D1.8.5 技術(shù)套管設(shè)計.B.5.1根據(jù)J處的平安地層破裂壓力當(dāng)量密度用式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m3max 0p3max.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8.5.3 在壓力當(dāng)量密度曲線橫坐標(biāo)上找到 p3max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D30例如圖見B.2.50000500100015002000250

16、03000350040004500當(dāng)量密度,g/cm38.5.4 驗證初選技術(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p.8.5.5 根據(jù)以下原那么確定技術(shù)套管下入的復(fù)選深度D21:a假設(shè)pPn Pa,那么初選深度D3即為技術(shù)套管下入復(fù)選深度D21.b假設(shè)PPn Pa,那么技術(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Pn Pa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P2max ,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.例如見圖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D1處最大井內(nèi)壓力的當(dāng)量密度ba1max.當(dāng)小于且接近D1處地層平安破裂壓力當(dāng)量密度什1時,滿足設(shè)計要求,D2D21,否那么應(yīng)增加