钻井工艺技术培训教材(共 42张PPT)

三、套管在井下的承载情况 套管在下井、固井、完井（射孔）过程中，承受复 杂载荷。 1. 外挤压力 地层对套管施加的静水压力（均匀外压）。 管外泥浆和水泥浆液柱压力； 地层中的油、气、水压力； 地层侧压力。 设计套管外挤压力时，认为管内掏空，管外按泥浆 柱计算外挤压力。 对于高塑性地层（如膨胀性页岩）和盐岩层，外挤 压力以上覆岩层压力为计算依据。
（2）抗拉强度计算 设 A i —某段上部危险断面； qi —套管在泥浆中线密度； L Ti —该段长度 Ti —许用抗拉强度Leabharlann Baidu 具有 T 1 抗拉强度的套管，可悬挂长度LT1。 即：本段上部套管断面A1,可承担管柱重 q1 LT1 ； 具有 T 2 的套管可悬挂LT2长，管重（ q2 L T 2 ）； T 3 的套管可悬挂L 长，管重（q3 LT 3 ）。 T3 原则：低抗拉强度套管放在管柱下段。 用同一管柱下井，不合理，需分段。实际分段后 以本段上部抗拉强度为准，本段下部强度未充分利 用。 合理性考虑： 2 从LT2中取出一段用LT1代替，并非用 T的套管直接 下LT2段。 也如此，从 LT3中取出一段用L T1和 T3 L T2’代替。
字母：含不同化学成份的分类代号；
数字：管材的最小屈服极限，单位是KSI
（
2 千磅 / 英寸 ）。
【1 PSi（ 磅/ 英寸 ）2=6.89kPa=0.00689MPa】
3.制造方法：无缝钢管套管，用热轧钢制造； 焊接套管，用钢板卷筒直焊缝。 上海宝钢—热轧；宝鸡钢管厂—焊接
4.套管尺寸规格：均用外径表示。
二、井身结构
下不同层次的套管固结井壁就构成了 井身结构。（参看图1-16） 1.导管：防止表土坍塌，引入钻头， 一口井中最大尺寸的套管 （20~40m）。 2.表层套管：加固上部疏松岩层的井 壁；封隔浅层水；安装防喷器、套管 头、采油树（30～100m）。 3.技术套管：封隔上部油、水、气层； 漏失层；坍塌层。根据地质情况下n层 技术套管。 4.油层套管（生产套管）：最后一层 套管，形成井筒，使油气入内。内放 油管。
5. 套管螺纹连接 （1）三角螺纹连接 承载面：齿侧角 30°斜面，产生较大径 向分力。 连接强度：只有管体强度的 60 ～ 75% 。 密封方式：齿间干涉及丝扣油的堵塞实 现密封，密封性差。 （2）梯形螺纹连接 承载面： 3°斜面，导向面：10°斜面， 增强了齿形，减少了径向力。 连接强度：达到管体强度的85%。 密封方式：靠齿间干涉和丝扣油堵塞实 现密封，密封性差。 （3）套管接头螺纹分布规律 近似于抛物线，接头螺纹两端扣牙受力 大，中间部位大多数扣牙受力很小。
p —外挤压力， Pa； m —环空泥浆密度， kg/m3； L—管柱长（井深）。
具有
抗挤强度的套管可下到Hc1深； c2 可下到Hc2 c3 可下到Hc3 以 c 1 < c 2 < c 3 为前提。
c1
07.9,中原↑ 1-2
从套管可下深的合理性分析： 对 c 2 而言，下0～Hc2深，不合理； 对 c 3 而言，下0～Hc3深，更不合理。 应该用： c 1 的套管下 0～Hc1深； c 2 的套管下H ～H 深； c1 c2 c 3 的套管下Hc2～Hc3深。 结果：三段套管抗挤强度不同，安全系数相同 c2 ， c 3 中安全系数相同）。分段越多 （ c1 ， 从抗挤强度的合理利用来说越合理。 原则：低抗挤能力的管放在管柱上段。
钻井方法；钻机总论；机械驱动钻机；电驱动钻机；电机特 性；顶部驱动钻机；起升系统与设备；泥浆循环系统与设备； 钻井工具；采油机械装备。
教材：《石油钻采机械概论》35元； 本课程用电子文档形式讲课，听课笔记注意只记标题 、彩色标识字体。
第一章 钻井工艺技术
第一节 一、套管 套管是加固井壁形成井筒所用的钢管。 1. 套管材料：高合金钢，【含C，Mn，Mo，Cr， Ni，Cu，P，S，Si（硅）。】 2.钢级：【API标准套管（API 5CT美国石油学会 标准）】 按强度高低分为不同钢级套管，有：H-40，J-55， K-55，C-75，N-80，L-80，C-95，P-105， P-110，C-125等。 井身结构
《钻井机械》
共36学时
华北油田培训班
讲课教师：高学仕 工作单位：中国石油大学(华东) 机电工程学院机电系
2007年9月14日
引 言
石油工程：包括钻井工程（工艺），采油工程（工 艺）。即如何打井，怎样采油。 石油装备：是钻井、采油机械的概括。装备可认为 是机械工程（机械系统），并应包括电器设备。 本课程讲授内容：
四、套管设计
1. 2. 决定下套管层数。（根据地质情况） 确定套管尺寸
确定完井最小井眼，各层套管尺寸；
选不同钢级、不同壁厚的套管组成管柱。 3. 设计原则 抗挤安全系数： n安=1.0～1.25 按三准则计算：抗拉安全系数： n安=1.62～2.0
抗内压安全系数：n安=1.0～1.33
管柱载荷：顶部受拉力最大，下部受内、外压最大， 应合理设计管柱。
（3）校核 计算抗挤强度：从井口到井底逐段计算，下 部抗挤强度最大。 计算抗拉强度：从井底到井口逐段计算，上 部抗拉强度最大。 可采用二者可分别计算的方法。 目前用法：先用抗挤计算设计各段，再用抗 拉强度校核。 分段：不同强度段，越多越经济，受套管品 种限制，目前分四～五段为宜。
2. 内压力 井口开时，等于管内液柱或气柱压力; 井口关时，等于井口压力与管内液、气柱压力之和。 井喷和压裂时受内压。 注水和注热蒸汽内压（从套管内注入）。 3. 拉力载荷 主要由套管自重引起。 泥浆浮力、注水泥流动阻力； 下套遇卡提力； 下套刹车动载等。 4.击震载荷：完井时，射孔。（固井后射孔使油流入 井筒） 5.热应力、腐蚀应力(硫化氢氢脆、电化学腐蚀、环 氧霉菌腐蚀)。
4. 等安全系数法
普遍用等安全系数法设计套管柱。 即：管柱由数段不同强度套管组成，各段安全系数相同。（ 具有的强度能力/实际承担载荷能力） （1）抗外挤强度计算 看管能承受多大外挤压力。 外挤计算法：按管内掏空（无内压），计算一定深度管柱所 承受的外压力。
外挤压力值：按（打井时）泥浆密度计算。
p 9 . 8 L （确定所受外压力） m