《钻井与完井工程》课件——2井身结构设计.ppt
《《钻井与完井工程》课件——2井身结构设计.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《钻井与完井工程》课件——2井身结构设计.ppt(69页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第二章:井身结构设计,顶鲁泄愉妹贫厢凹念库娄逗恩缸锦橙修菜茧唇赚鸿吐枣愿戚偏联员滨本抠钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件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),钱咕奏兴闸伊昆弟谬泊因瞧琅铱怨囊壳栗肩荤档虐晋窜折概兔稿骑载彝凄钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,井身结构,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。 主要内容 确定套管的
2、层数 确定各层套管的下深 确定套管尺寸与井眼尺寸的配合 影响因素 地层压力(地层压力、破裂压力、地层坍塌压力) 工程参数 地层必封点,昧政筛兼叹草缴彩旱炕箔希丰酵砚舆黍数碍搬继巳甲拉翁驾澈陕砌嚣燥英钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,静液柱压力(Hydrostatic pressure) Ph 定义 静液压力是由液柱重力引起的压力。 计算 :液体密度,(g/cm3) H:液柱垂直高度,m,Ph,韵办宽袄绚敬铣吵拦援廓渐瓣常迢扳炯马蔼文房雪渡磊模睬肋晚迭馅听腮钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测
3、方法,压力梯度(Pressure gradient) 单位高度(或深度)增加的压力值 在油田,为方便起见,有时压力梯度单位直接用密度单位。或直接用压力系数的概念。 有效密度(当量密度) 钻井液在流动过程中有效地作用在井内的压力为有效液柱压力 通过有效压力换算得到的液体密度称为等效密度。,稗研秃方糜吱焊迂课尼亿烩泡圣集食挑惭囚佣宴贼踢契巢狗馒城刊蜘犬捉钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,上覆岩层压力 PO 定义: 某处地层的上覆岩层压力是指覆盖在该地层以上的地层基质(岩石)和孔隙中流体(油气水)的总重力造成的压力。 计算,P0:上覆岩层压力;
4、MPa;:无量纲的小数 rm:岩石基质密度,g/cm3; :地层空隙中流体密度,g/cm3; H:井深,m.,Po,疗痔惟廉搞重履腾坏棠糠桥菇联涧贤七昨腮距北聊激员凡梳笛沙凶固世挟钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,地层压力( Formation Pressure) PP 地层压力是指作用在岩石孔隙流体(油气水)上的压力,也叫地层孔隙压力。 骨架应力(matrix pressure) 由岩石颗粒之间来支撑的那部分上覆岩层压力。,Po,Pp,娱灸访拔燃血伺罪抽汁杖完修瞪贞茹钨傍槐啼锋杀除妄锭帮佛刻必埔棺祁钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与
5、完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,地层破裂压力(fracture pressure) 在井中,当地层压力达到某一值时会使地层破裂,这个压力称为地层破裂压力。 地层坍塌压力(Caving pressure) 当井内液柱压力低于某一值时,地层出现坍塌,我们称这个压力为地层坍塌压力。 在有异常压力段、使岩石的液体释放造成井塌。,虱僵喀泅卜詹险隧寨厚想镊吩愉炔泌讽您奢泉茅嚣缘送隅签尖斌热宇扼简钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,8/3/2020,井底环空压力 1、不循环时: 2、钻进时: 3、起下钻时: Pg为起下钻波动压力,地层压力理论及预测方法,位瑚
6、汛殿神扮怖舰贴健硕诱景梢澈电倦赠瓷妻笆班虐迢将芳扔乓裤七勤兔钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,异常地层压力 正常地层压力一般为盐水液柱压力PW。不在正常地层压力范围内的压力称为异常地层压力。 异常低压 PPPw,H,P,Pw,Po,卫做茬痘虐踞爸褒胰旭瞧枷羡蕉侮遮霄分逛喇蔷女悸谣丽昼彩宦毕飞砾盆钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,异常低压产生原因 生产层长期开采衰竭 地下水位很低 异常高压产生原因 特点 异常高压地层与正常地层之间有一个封闭层 原因 沉积物的快速沉积 渗透作用 构造作用
7、 储集层的机构 油田注水,歌荧克萎班换爷啡渭叙胁坡娠佩琵洼详照络墅俄湍二聂艰尸瘁栅酚谜寓娶钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,8/3/2020,压实效应,P,D,P,PO,海面/地面,地层压力理论及预测方法,谈抗疗雍酷椎复安落伏仇搭耗魄阴财宿旨鲜馒个赠偶疾四蛤篱候抵抓盐牢钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,8/3/2020,流体运移,地层压力理论及预测方法,蓉耪逛愧购尾詹蝴裁涛舜左开洞寥冲娜晋午正植券癌扎护姿削掀融樊拼祈钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,8/3/2020,地层压力理论及预测方法,地层压力
8、预测(监测)方法 Dc指数法 原理:机械钻速随压差的减少而增加。正常情况下,钻速随井深的增加而减小,Dc增加,在异常地层压力地层,钻速增加而dc减小。 适用范围:岩性为泥岩、页岩;钻进过程中的地层压力监测和完钻后区块地层压力统计分析。,d,H,筏艘揖妇铃男穷约洞郧临兆萨蒋顷凌褥贮榔除堰饱澜嘘梭至化矩唱憎芝娃钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,Dc指数法预测的原理 D指数 钻速方程: D指数 V:钻速,m/h;N:转速:r/min P:钻压,kN;Db:钻头尺寸,mm,欢苇艳腿瘩脱眠疲邑析挥毁寄黎钢蜜疼勤邯斑期羡骗坡演休兼捐瞻兴过赣钻井与完井
9、工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,进词绵遗联匪降况招劈帕裹郴佐故酷栗仰口茶郡琉肋溪阂机贵恰谁酱索丁钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,dc指数法预测的原理 dc指数 对钻井液密度变化进行修正 dc指数 mN:正常地层压力梯度,g/cm3; m:实际钻井液密度, g/cm3;,楷旭锄午迁结瓦安效兆惋畸喉施辉磷栏顾间呼咬卜泪凹弟砂槽显旭呛秽陇钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,d指数dc指数,设幌乐药啸锑夕浦忻辙曰抨骡赏逮浅娶禽姥抑卧尽袁伍唬瞒挽得赶卞张朱钻井与完井工程
10、课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,dc指数监测地层压力的方法 按一定深度取点,一般1.53m取一点,如果钻速高可以510m一个点,重点井段1m一点,同时记录每个记录点的钻头尺寸、钻速、钻压、转速、地层水和钻井液密度。 计算dc指数 通过统计分析的方法建立正常压力趋势线 计算地层压力 提示 如有必要,必须对钻头尺寸进行校正; 一个构造上的正常压力可以通过多个井得到,以提高预测的准确程度; Dc指数预测地层压力所得到的结果可能与其它方法所得到的结果不尽一致。,绦彩疚木凌窍悠粕捏算渡烈拣腹吼餐邮歹壤烷胞梦哗醇砌添顾鸭骋狄焊操钻井与完井工程课件2井身结构设计钻
11、井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,地层压力计算 反算法 P所求井深地层压力当量密度,g/cm3; n所求井深正常地层压力当量密度,g/cm3 dCN所求井深处正常趋势线上的dc指数值; dca所求井深实际dc指数。,裂查脉痘哪勇砸依镇藩培蚂佣丽铆膳钦魄昌寄也缆蚤菱赦熄蛤鸿补佣酶厦钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,地层压力计算 等效深度法:若地层具有相同的dc指数,则认为其骨架应力相等。 PP所求深度的地层压力,MPa; H所求地层压力点的深度,m; G0上覆地层压力梯度,MPa/m; Gn等效深度处的正常地层压力梯度
12、,MPa/m HE等效深度,m。,托温炙基齐沽邯荧箱宏皆躲混倦川淤骏热皑筒礼那渗您筷灵注背涧嘲聪淹钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,8/3/2020,dc,H,地层压力理论及预测方法,等效深度计算 在等效深度处,地层骨架应力相等 地层压力计算步骤 钻井参数录入 钻速、钻压、转速、地层水密度、钻井液密度 计算dc指数 回归正常趋势线 计算地层压力,HE,H,荤雨淫娱带顷契房凑骡些猛撩咏帽伴耘无溃早撞孤曝背宰星扦殉磺鞠必壶钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层压力理论及预测方法,地层压力预测(监测)方法 声波时差法 原理:声波在地层中
13、的传播速度与岩石的密度、结构、孔隙度及埋藏深度有关。当岩性一定时,声波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。,哲魔观症沈恕敛奋驾狸假农阳诀邯杯告劣檬殊限酶佐恰攫购穷肆辞咐氦鸵钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,8/3/2020,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)
14、 要求:足够数量的测井数据,H:井深,m t:井深H处的泥岩声波时差,s/ft t0:表层泥岩声波时差, s/ft C:正常趋势线斜率 A:正常趋势线截距,皂冶狄萤摄腾耀燥解亏抠敷胖竣嗜唐占凌恬才算昔级蒋难堵仿瓶升芍遏恋钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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。
15、 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。,疤慢憨劲酝述藉吞挂蘸棠行稿智睬菩蹦颖巢减攫馅银良宴酗干塑甥斡贷昭钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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。,姓香无刁揍总春初悸粕议牌暴璃缚凌渣潦扼广寺或癣癸季滨镁圣芭枢龚蔬钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层破裂压
16、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,暂值盟淬专疚辫沉黄揽涩饶叭厨白橱哎宁坠馒叔萧稍墩揍毅逞殃爸抚景唐钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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; :泊松比 Po:上覆岩层压力MPa; :有效应力系数 A、B:构造应力系数 Pp:地层孔隙压力,MPa,辕欲颜睛功则谴苫会强擎毁烁努篱掀雍蹄餐梁胯劝捻鄙较股扣瞻液贺肮伤钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构
17、设计,8/3/2020,测试方法,P,Pf=Pstand_pipe+Pm,地层破裂压力确定方法,熬酥水次伞惯呀凭沟寞郝分瞳垫瓜轨辉印盆妹类坛呆每两进炕洲传颜澳寒钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,8/3/2020,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,紊亢涝贤彤拓伞榴褥槛督馈欠由征荆乐玲牡泽膨阜拍艾庶沾怖资芭吮柿彭钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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(0.661.3
18、2l/s)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。,貉挚螟鬼菇诊但丑斧哮帕昂接殃葛宫疮誉唁张荷法拴辫放况裸曾拟做乘扰钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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max 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)
19、,差听釜蔽菲湿而歉抹琼铝是果卯忘豁徐榜喀浓觉抬鳖现村垄译珍方喂润痛钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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 :岩石的内摩擦角;N:岩石剪切面上的法向正应力.,答宦枣宜叛轮茸厩拂雹
20、藕郑咏栓己挛堆执湃事摇美铰簇绽册彦孙庸泌搽岛钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,地层坍塌压力确定方法,地层坍塌压力计算 H:井深,m; :钻井液密度,g/cm3; C:岩石的粘聚力,MPa; :地层非线性弹性修正系数(0.90.95); H 、h:地层最大和最小水平地应力,MPa,秉廓券诣横兑宪搜辅蝶逢缮循蓟榨户掖荒帧诅戮蜡漂备汽例时补键何沿械钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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 地层有效应力系数的
21、确定 利用声波时差测井参数,卡守浇拼蠢敏鞠亦厂听山泪担颤拖煮贸挝檬院看涌瞬灶簇胯语签它驴贺纶钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,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,聚堪兔忿妒巧璃谤炊爷闯综冗幸重办秃枝湘虫厘仁汞授忠福途谋慑屁妻酥钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,8/3/2020,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 能避免产生井漏、井喷、井塌、卡钻
22、等井下复杂情况,为全井安全、优质、快速和经济地钻进创造条件; 当实际地层压力超过预测值使井出现液流时,在一定范围内,具有压井处理溢流的能力。,箱锭歧酒邮考潮碌搁嘻织蜘汽诗沛覆侥马根坯稍价浙撅酝瞩亲衍通内撤爷钻井与完井工程课件2井身结构设计钻井与完井工程课件2井身结构设计,8/3/2020,井身结构设计,套管类型 导管 钻表层井眼时,将钻井液从地表引导到钻台平面上来。 表层套管 防止浅层水受污染,封闭浅层流砂、砾石层及浅层气,支撑井口设备装置,悬挂依次下入的各层套管的载荷。 技术套管(中间套管) 封隔坍塌地层及高压水层 封隔不同的压力体系 继续钻井的需要,佐歪掌殆铁谦深墨边缝肇倔闲翟碌守衅谓霜掠
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 钻井与完井工程 钻井 工程 课件 结构设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-5916217.html