中间套管下深计算

第一章4．岩石的硬度也确实是岩石的抗压强度（f ）。

1．一样岩石的弹性常数随围压的增加而增大。

（f ）2．在动载作用下岩石呈现出的强度比静载作用下要大的多。

（ f ）1．什么是井底压差？答：井内液柱压力与地层孔隙压力之差。

3．d c指数法预报异样地层压力的原理答：d c指数法预报异样地层压力的原理是依照机械钻速在正常、异样地层压力的不同，通过计算取得。

表达要紧公式及公式中d c指数与机械钻速之间的关系。

5．岩石的硬度与抗压强度有何区别？答：硬度与抗压强度有联系，但又有专门大区别。

硬度只是固体表面的局部对另一物体压人或侵入时的阻力，而抗压强度那么是固体抗击固体整体破坏时的阻力。

6．什么是各向紧缩效应？答：在三轴应力实验中，若是岩石是干的或不渗透的，或孔隙度小且孔隙中不存在液体或气体时，增大围压那么一方面增大岩石的强度，另一方面也增大岩石的塑性，这两方面的作用统称为“各向紧缩效应”。

第二章73．牙轮钻头是以（ a ）作用为主破岩的钻头。

a.冲击b.切削c.研磨4．已知钻具在泥浆中的总重量为100吨，钻进时需给钻头加压20吨，钻进时大钩负荷应该是80 吨。

4．某井井深2000米，地层压力27.5Mpa,井内钻井液密度为1.18 g/cm3，井底压差为-4.35 Mpa 。

1．论述牙轮钻头的工作原理。

1）牙轮钻头依托牙齿破碎演示，固定在牙轮上的牙齿随钻头一路绕钻头轴线作顺时针方向的旋转运动，成为公转。

（3分）2）同时，牙齿绕牙轮轴线作逆时针方向的旋转成为自转。

钻头在井底的纵向振动，与静载压入力一路形成了钻头对地层演示的冲击、压碎作用。

（2分）3）剪切作用由牙轮钻头的超顶、复锥和移轴三种结构特点引发。

（2分）1．某直井钻至井深L=1600m ，井底地层压力16.4MPa ，泥浆密度ρm =1.1g/cm 3，钻进钻压为W=65kN ，钻柱组成为5”钻杆（外径为d op =127mm 、内径为d ip =110mm 、长L p =1500m ） ＋7”钻铤（外径为d oc =177.8mm 、内径为d ic ＝75mm 、长L c =100m ）组成，已知钻柱的密度为ρ=7.85g/cm 3。

常 用 公 式一、配泥浆粘土用量二、加重剂用量W 加=)()(加重后加重剂原浆加重后泥浆量加重剂ρρρρρV三、稀释加水量Q 水=)()(水稀释后稀释后原浆原浆量水ρρρρρV四、泥浆上返速度V 返=)d (7.1222钻具井径 D Q五、卡点深度(1) L=9.8ke/P (㎝、KN) (2)L=ｅEF/105P=Ke/P(㎝，t ，K=21F=EF/105 ，E=2.1×106 ㎏/㎝2) 5”壁厚9.19 K=715 3 1/2壁厚9.35 K=491)()(水土水泥浆泥浆量土土ρρρρρ V W六、钻铤用量计算 L t. =m.q.kp 式中p ---钻压，公斤,q --钻铤在空气中重,量公斤／米，K ---泥浆浮力系数， L t ---钻铤用量, 米, m---钻铤附加系数（１．２至１．３） 七、 泵功率 N=7.5Q p （马力）式中p －实际工作泵压（k g /cm 2）, Q –排量（l /s ） 八、钻头压力降 p咀=4e 22 d c Q .827.0ρ （kg /cm 2）式中ρ－泥浆密度（g /cm 3）, Q –排量（l /s ）, C ---流量系数（取０．９５－０．９８５） d e ---喷咀当量直径（cm ），d e ＝232221 d d d九、喷咀水功率 N咀=7.5 Q p 咀＝4e 23d c Q .11.0十、喷射速度过 v 射=2e dQ 12.74c 十一、冲击力 F 冲 =2e 2d Q .12.74ρ十二、环空返速V=22 d DQ 12.74-式中ρ－泥浆密度（g /cm 3）, Q –排量（l /s ）, C ---流量系数（取０．９５－０．９８５） d e ---喷咀当量直径（cm ），d e ＝232221 d d d ++十三、全角变化率—“井眼曲率”公式 COS ⊿E=COSa 1 COSa 2+Sina 1 Sina 2COSB 或⊿E=（a 12+ a 22-2 a 1 a 2 COSB ）1/2式中：⊿E —上下两测点为任意长度时计算出的“井眼曲率”a 1—上测点的井斜角，度。

表A-1 钻井工程课程设计任务书一、地质概况29：井别：探井井号：设计井深：3265m 目的层：当量密度为：g/cm3表A-2设计系数石工专业石工（卓越班）1201班学生姓名：木合来提.木哈西图A-1 地层压力和破裂压力一．井身结构设计1.由于该井位为探井，故中间套管下深按可能发生溢流条件确定必封点深度。

由图A-1得，钻遇最大地层压力当量密度ρpmax=1.23g/cm³，则设计地层破裂压力当量密度为：ρfD=1.23+0.024+3245/H1×0.023+0.026.试取H1=1500m，则ρfD=1.23+0.024+2.16×0.023+0.026=1.33 g/cm³,ρf1400=1.36 g/cm³> ρfD 且相近，所以确定中间套管下入深度初选点为H1=1500m。

验证中间套管下入深度初选点1500m是否有卡钻危险。

从图A-1知在井深1400m处地层压力梯度为1.12 g/cm³以及320m属正常地层压力，该井段内最小地层压力梯度当量密度为1.0 g/cm³。

ΔP N=0.00981×(1.10+0.024-1.0)×320=0.389<11MPa所以中间套管下入井深1500m无卡套管危险。

水泥返至井深500m。

2.油层套管下入J层13-30m，即H2=3265m。

校核油层套管下至井深3265m是否卡套管。

从图A-1知井深3265m处地层压力梯度为1.23 g/cm³，该井段内的最小地层压力梯度为1.12g/cm³，故该井段的最小地层压力的最大深度为2170m。

Δp a=0.00981×（1.23+0.024-1.12）×2170=2.85Mpa<20 Mpa所以油层套管下至井深3265m无卡套管危险。

水泥返至井深2265m。

3.表层套管下入深度。

设计举例：某井设计井深为4400m，地层孔隙压力梯度和地层破裂压力梯度剖面如图。

给定设计系数: S = 0.036g/cm3；S = 0.04g/cm3；S = 0.06g/cm3；S = 0.03g/cm3；Ap = 12MPa；Ap = 18MPa，试进亍该井的井身结构设计。

' 村解由图上查得最大地层孔隙压力梯度为2.04g/cm3，位于4250m处。

1.确定中间套管下入深度初选点D F21P = p + S + S + —k Sfnk p max w f D K4250P f = 2.04 + 0.036 + 0.030 + ------- x 0.06215000 ------- ------------- L-i—— --------- ------1,2 L4 1.6 1.$ X0 2.2 2.4 当量帖―度WW饵51。

试拭取D = 3400m ，将3400m 代入上式得:21P = 2.04 + 0.036 + 0.030 +4250x 0.06 = 2.181g/cm3f3400由上图查得3400m 处当P f3400 = 2.19g /cm3，因为P f <P f340°且相近，所以确定中间套管下入深度初选点为 D 21 = 3400m 。

2. 校核中间套管下入到初选点3400m 过程中是否会发生压差卡套管由上图查得，3400m 处 P 3400 = 1.57g / cm3, P = 1.07g / cm3,D . = 3050m ,p max w Q p min max p min△p = 0.00981 x 3050 x (1.57 + 0.036 -1.07) = 16.037( MPa )因为A p>%，所以中间套管下深应浅于初选点。

在A p = 12MPa 下所允许的最大地层压力梯度可由公式:A p = 0.00981P = ---------- —N ------ F p — Spper0.00981D p min bminp =12+1.07 - 0.036 = 1.435( g / cm3)pper 0.00981 x 3050由图中地层压力梯度上查出与 p pp ^ = 1.435g Cm 对应的井深为3200m ，则中间套管下入深度D 2 =3200m 。

井身结构设计摘要：井深结构设计是钻井工程的基础设计。

它的主要任务是确定导管的下入层次，下入深度，水泥浆返深，水泥环厚度及钻头尺寸。

基础设计的质量是关系到油气井能否安全、优质、高速和经济钻达目的层及保护储层防止损害的重要措施。

由于地区及钻井目的层的不同，钻井工艺技术水平的高低，不同地区井身结构设计变化较大。

选择井身结构的客观依据是底层岩性特征、底层压力、地层破裂压力。

正确的井身结构设计决定整个油田的开采。

本文基于课本所学的基本内容，对井身结构做一个大致的程序设计。

井身结构设计的内容：1、确定套管的下入层次2、下入深度3、水泥浆返深4、水泥环厚度5、钻头尺寸井身结构设计的基础参数包括地质方面的数据和工程等数据1．地质方面数据（1）岩性剖面及故障提示；（2）地层压力梯度剖面；（3）地层破裂压力梯度剖面。

2．工程数据，以当量钻井液密度表示；单位g/cm3：如美国墨西（1）抽汲压力系数Sw=0.06。

我国中原油田Sw=0.015~0.049。

湾地区采用Sw，以当量钻井液密度表示，单位g/cm3。

（2）激动压力系数Sg由计算的激动压力用（2-58）进行计算，美国墨西湾地区取Sg=0.06， Sg我国中原油田Sg=0.015~0.049。

（3）地层压裂安全增值S，以当量钻井液密度表示，单位g/cm3。

fSf是考虑地层破裂压力检测误差而附加的，此值与地层破裂压力检测精度有关，可由地区统计资料确定。

美国油田Sf取值0.024，我国中原油田取值为0.02~0.03。

4）溢流条件Sk以当量钻井液密度表示，单位g/cm3。

由于地层压力检测误差，溢流压井时，限定地层压力增加值Sk。

此值由地区压力检测精度和统计数据确定。

美国油田一般取Sk=0.06。

我国中原油田取值为0.05~0.10。

（5）压差允值PN （Pa）裸眼中，钻井液柱压力与地层孔隙压力的差值过大，除使机械钻速降低外，而且也是造成压差卡钻的直接原因，这会使下套管过程中，发生卡套管事故，使已钻成的井眼无法进行固井和完井工作。

pai套管计算公式
Pai套管计算公式是用于计算套管的内部直径的数学公式。

套管是一种常用于
石油和天然气行业的管道材料，用于保护井壁并控制井内流体的运动。

在石油工程中，套管的内部直径是一个重要参数，它决定了能够通过管道的流
体流量。

Pai套管计算公式如下：
内径 = (钻孔直径 - 2 * 壁厚) / (1 + Pai)
其中，钻孔直径表示井壁的内径，壁厚表示套管的厚度，Pai代表圆周率（约
等于3.14159）。

通过这个公式，可以计算出套管的内径。

需要注意的是，公式中
的壁厚是指套管的实际厚度，不包括任何腐蚀或磨损的部分。

使用这个计算公式时，通常需要提前确定钻孔直径和套管的壁厚。

钻孔直径是
根据井深、岩石性质和工程需求等因素来确定的。

而套管的壁厚则是根据地质条件、井深和井壁稳定性等因素来决定的。

在实际应用中，工程师通常会使用计算机软件或专业工具来进行这些计算，并
结合实际情况进行调整。

此外，还应根据国家或行业标准来确定套管的选择和设计。

Pai套管计算公式是一种常用于计算套管内径的数学公式，通过计算套管的内径，可以帮助工程师确定适当的套管尺寸，以确保井筒的安全和流体的正常运行。

第五节套管尺寸设计套管尺寸及并眼(钻头)尺寸的选择和配合涉及到煤层气采集、勘探以及钻井工程的顺利进行和成本。

一、设计中考虑的因素1)生产套管尺寸应满足煤层气采集方面要求。

根据生产层的产能、套管大小、增产措施及井下作业等要求来确定。

2)对于探井，要考虑原设计井深是否要加深，地质上的变化会使原来的预告难于准确，是否要求并眼尺寸上留有余量以便增下中间套管，以及对岩心尺寸要求等。

3)要考虑到工艺水平，如井眼情况、曲率大小、井斜角以及地质复杂情况带来的问题。

并应考虑管材、钻头等库存规格的限制。

二、套管下深设计套管的层次应由下向上、由内向外，即：生产套管→技术套管→表层套管。

生产套管是煤层气井套管程序里的最后一层套管，从井口一直下到穿过的煤层以下。

作用是煤层气到地面的通道，把煤层气与全部地层隔绝，保证煤层气压力不泄漏。

生产套管在井转入生产之后，其质量要保证能够维持一定的开采年限。

生产套管与井壁之间间隙的水泥封堵高度，在煤气层以上至少500米，或直至上一层套管内200米。

技术套管又称中间套管，是套管程序罩中间一层或两层的套管。

在井深较大，对井眼中间井段的易塌、易漏、高压、含盐等地层，起到隔离地层和保护井身的作用。

技术套管与井壁间隙水泥封堵的高度，在被隔离的地层以上至少200米。

表层套管是井套管程序里最外层的套管。

钻井开孔后钻到表土层以下的基岩，或钻达一定深度，下入表层套管。

表层套管的作用有：①隔离上部含水层，不使地面水和表层地下水渗入井筒；②保护井口，加固表土层井段的井壁；③对于继续钻下去会遇到高压油气层的，在表层套管上安装防喷器预防井喷。

表层套管与井壁之间的间隙全部要用水泥封堵，即固井注水泥时，水泥浆需返出井口，才能起到隔离地层和保护井壁的作用。

表层套管的深度，最少100米。

确定套管下入深度的依据，是在钻下部井段的过程中所预计的最大井内压力不至于压裂上层套管鞋处的裸露地层。

如果不计生产产层的话，一般地层越深的话，压实越密，如果不是裂缝性地层，都会越致密，所以越往上越弱了，一直到套管鞋。