一口井套管柱设计

绘制水井管柱图绘制水井管柱图注水井管柱图是形象而准确地描述注水井井下管柱结构状况的示意图，是注水井施工设计、作业施工、注水分析过程中的重要依据。

采油工人应能够依据所给井下管柱数据准确地绘制出符合施工要求的管柱图。

1、核对给定的管柱数据，做一个大致的布局构思。

2、画基线，填图头名称在所用图纸的正上方适当位置画一橫基线，并把“xxx注水井注水井管柱示意图”填写在基线上方。

3、画垂直基线，定油、套管线在基线向下垂直方向，图幅中央偏左画一点划线，并在两侧对称位置画4条垂直直线，最外2条为套管线（绿色线），内2条为油管（红色线），每条间隔8mm。

4、画间断线在基线下方10mm左右的位置画出管柱间断线，要求间距为3~5mm5、画注水层段（油层位置）在套管线左侧标定画出给定的注水层段（几段、顺序等），位置在整个管柱高度的下1/3~2/3处，这是很关键的一步，它直接影响整幅图布局是否合理等，并标注油层顶界、底界的深度。

6、画配水器及封隔器在油管线内对应注水层段位置画出配水器。

在油层与油层之间画出封隔器，封隔器的位置一定要避开套管接箍的位置。

注意：配水器一定要画在本注水层段内。

7、画底筛堵（底部球座、筛管和丝堵）在油管的最末端画出底筛堵。

8、画出人工井底在套管线最下端连横线，即为人工井底。

9、自上而下标注各井下工具的名称、规格及下入深度标注要求：A、底筛堵一同标注B、封隔器的标注线在密封段上界面，其它井下工具标注线在下界面。

C、标注线上面写井下工具的名称、规格，下面写下入深度。

D、标注人工井底深度。

偏心配水管柱。

已知数据井深D=3233.3 m 钻井液密度ρd=1.15 g/cm3套管外径d=139.7mm 油管线重q=25.3 Kg/m 水密度ρW =1.0 g/cm3抗外挤强度Sc=43.3 MP 抗拉强度St=1548 KN抗内压屈服强度Si=53.4 MP 管体屈服强度1766 KN各安全系数：抗外挤强度Sc=1.0 抗拉强度St=1.8N抗内压屈服强度Si=1.1强度校核1. 校核抗外挤强度井底外挤压力最大Poc=9.81×ρd×D×10-3=9.81×1.15×3233.3×10-3=36.48 KPSc=σ/ Poc=43.3/36.48=1.19＞1.0符合要求Poc—套管外挤压力，kPa；D —计算点深度，m；ρd—管外钻井液密度，g/cm3；2. 校核抗拉强度井口处受拉应力最大Fo=q×L×10-3=25.3×9.81×3233.3×10-3=802.48 KNSt=σ/ Fo=1548/802.48=1.93 ＞1.8符合要求Q—套管单位长度的名义重力，N/m；L—套管长度，m；Fa—井口处套管的轴向拉力，KN；3.校核抗内压强度关井时井口最易受内压力破坏此时井口压力等于井底压力（净水柱压力）Pgas=9.81×ρW×D×10-6=9.81×1000×3233.3×10-6=312.72Pi=P gas/e1.1155×10-4GD= P gas/e0.00011155GD=31.10Si=Pri/Pi=53.4/31.10=1.72＞1.1符合要求Pgas —井底天然气压力， MPa；Pi—井口内压力，MPa；D—井深，m；G—天然气与口气密度之比，一般取0.55；4.对油管水泥返高处进行抗外挤强度校核Pcc=Pc×（1.03-0.74×Fm/Fs）=43.3×（1.03-0.74×802.48/1766）=30.04 MPSc=σ/ Pcc=43.3/30.04=1.44＞1.0Pcc—存在轴向拉力时的最大允许抗外挤强度，MPa；Pc—无轴向拉力时套管的强度外挤强度，MPa；Fm—轴向拉力，kN；Fs—套管管体屈服强度 kN；；。

[套管柱及注水泥设计]——井身结构设计具课件 (一)套管柱及注水泥设计——井身结构设计具课件在石油采掘行业中，钻井是至关重要的一步。

在钻井时，为了保障井壁稳定，防止钻头卡在井内，需要进行套管柱及注水泥设计，这是井身结构设计中的一项重要内容。

下面我们来详细探讨一下。

一、什么是套管柱及注水泥设计？套管柱及注水泥设计是指钻井过程中，根据井深、岩层特性、井口直径等因素，确定需要采用的套管类型及尺寸，以及设计注水泥分层的深度和泥浆配制。

二、套管柱的设计套管是沿着井壁下降的钢管，一般分为衬、外、段、封四种类型。

套管的设计需要根据以下因素来确定：1、井深和井口直径：井深越深，套管直径就需要越大；井口直径越大，套管直径就可以相应调整，但是要注意防止套管卡在井口。

2、岩层特性：岩层强度越大，套管壁厚度就需要越厚；岩层中存在易崩塌的层位时，需要选择合适的套管接头类型和安装方式，避免井壁坍塌。

3、井下环境：井下环境复杂，可能存在高温、高压、腐蚀等影响套管使用寿命的因素，需要选择具有耐腐蚀、耐高温、耐压试验等性能的材料。

三、水泥注入设计注水泥分为塞钻泥浆、中间泥浆、油层泥浆和终水泥浆四种类型，需要根据井壁状态、砂层特性、油层渗透性等因素来确定深度和配比。

1、塞钻泥浆：用于堵住井口以下的空隙，避免钻头卡在井内。

2、中间泥浆：在套管上端注入，用于加固套管与井壁间的空隙。

3、油层泥浆：在沉积物基质与岩石之间的空隙中注入，既可以防止油层水进入钻井中，也避免有害物质进入油层。

4、终水泥浆：用于井壁加固和产层保护，需要从井底开始注入，注入深度通常为井深的70%~90%。

设计注水泥分层的深度和泥浆配合是一个复杂的过程，需要综合考虑各种因素，设计出既能防止井壁坍塌又能产生良好的水泥固化效果的注水泥方案。

本文简单介绍了套管柱及注水泥设计——井身结构设计具课件的相关内容和设计原理，涉及到的专业知识比较复杂，需要根据实际情况做出详细的设计方案。

套管柱结构与强度设计套管柱结构是石油工程中常用的一种结构形式，它由多个套管组合而成，通常用于油井的钻探和生产过程中。

套管柱的设计需要考虑到其承受外部压力和内部流体压力时的强度问题，以确保其能够在复杂的地质条件下安全地运行。

首先，我们需要了解套管柱结构的基本组成。

一般来说，套管柱由多个套管和接头组合而成。

每个套管都有自己的内径、外径、壁厚等参数，而接头则用于连接不同大小或类型的套管。

在实际应用中，还需要考虑到其他因素如防腐、防爆等问题。

接下来，我们需要考虑到套管柱在承受外部压力时所需具备的强度。

这主要包括两个方面：弯曲强度和挤压强度。

对于弯曲强度来说，我们需要计算出套管在受到侧向载荷时所能承受的最大应力值。

这需要考虑到材料本身的性质、壁厚、长度等因素，并采用相关公式进行计算。

同时，在实际应用中，还需要考虑到套管的支撑方式、地质条件等因素。

对于挤压强度来说，我们需要计算出套管在承受内部流体压力时所能承受的最大应力值。

这同样需要考虑到材料本身的性质、壁厚、长度等因素，并采用相关公式进行计算。

同时，在实际应用中，还需要考虑到套管的接头、防爆措施等因素。

除了以上两个方面，我们还需要考虑到套管柱在复杂地质条件下所需具备的其他强度。

例如，在遇到断层或者地震等情况时，套管柱需要具备足够的抗震和抗变形能力。

这需要在设计时考虑到不同情况下套管柱结构的变化和调整。

总之，套管柱结构设计是石油工程中非常重要的一环。

它不仅涉及到工程安全和效率问题，还涉及到环境保护和资源利用问题。

因此，在进行设计时，我们需要充分考虑各种因素，并采用科学合理的方法进行计算和优化。

只有如此，才能确保套管柱结构在实际应用中具备足够的强度和稳定性。

⼀⼝井套管柱设计完井⼯程⼤作业⼆⼀⼝井套管柱设计班级：油⼯101学号：004姓名：王涛课程：完井⼯程任课教师：孙展利1基本数据1)井号：⼴斜-1井；2)井别：开发井；3)井型：定向井3井⾝结构如图所⽰4套管柱设计有关数据和要求表层套管：下深150m，外径Φ339.7mm，⼀开钻井液密度1.1g/cm3，防喷器额定压⼒21Mpa,安全系数:抗挤S c=，抗拉S t=，抗内压S i=。

要求表层套管的抗内压强度接近防喷器的额定压⼒，套管钢级⽤J-55，套管性能见下表。

油层套管：下深3574m，外径Φ139.7mm，⼆开最⼤钻井液密度1.32g/cm3，安全系数:抗挤S c=，抗拉S t=(考虑浮⼒)，抗内压S i=。

由于地层主要为盐岩、泥岩，易塑性流动和膨胀，外挤载荷要求按上覆岩层压⼒的当量密度2.3g/cm3来计算，按直井(井斜⾓⼩)和单向应⼒来设计，套管钢级选N-80、P-110。

要求要有明确的步骤和四步计算过程(已知条件、计算公式、数据带⼊、计算结油层套管设计：已知条件：= cm3，安全系油层套管下深H=3574m，外径Φ139.7mm，⼆开最⼤钻井液密度ρm数:抗挤Sc =，抗拉St=(考虑浮⼒)，抗内压Si=。

上覆岩层压⼒的当量密度ρo=cm3，按直井(井斜⾓⼩)和单向应⼒来设计，解：根据题⽬要求，本定向井按照直井(井斜⾓⼩)和单向应⼒来设计，根据题⽬要求外挤载荷要求按上覆岩层压⼒的当量密度ρo=2.3g/cm3来计算第⼀段套管设计：1.计算第⼀段套管应具有的抗挤强度（即第⼀段套管底端的抗挤强度）1）按抗挤强度设计第⼀段套管，因为套管底端的外挤压⼒最⼤，所以以套管底端的外挤压⼒作为第⼀段套管应具有的抗挤强度，按全掏空计算井底外挤压⼒，P b =*ρo*H=**3574=2）第⼀段套管应具有的抗挤强度应为P c1= Pb*Sc=*=2.根据第⼀段套管应具有的抗挤强度，查套管性能表选⽤P-110，壁厚套管，其抗挤强度为Pc’= Mpa，抗拉强度为Tt1=，重量W1=m第⼆段套管设计：1. 第⼀段套管的顶截⾯位置取决于第⼆段套管的可下深度，第⼆段套管选⽤抗挤强度⽐第⼀段套管低⼀级的套管，查套管性能表可选P-110，壁厚套管，其抗挤强度为Pc’’= MPa，抗拉强度Tt2=，重量为W2=m2. 按抗挤强度计算第⼆段套管的可下深度：H 2= Pc’’/*ρo* Sc)=**=3023m3.实际套管因为是10m⼀根，因此要对可下深度取整，再加上数据误差的安全考虑，实际第⼆段套管的深度为H2=3000m，则第⼀段套管的段长为L1=3574-3000=574m4.校核第⼀段套管的安全系数：1）校核第⼀段套管的抗挤安全系数第⼀段套管实际抗挤安全系数为：S c1= Pc’/ Pb==>(安全)2）校核第⼀段套管的抗拉安全系数（因为套管上端受到的拉⼒最⼤，所以第⼀段套管的拉⼒强度就是第⼀段套管上端所受的拉⼒）①计算第⼀段套管的浮⼒系数Bf=1-ρm/ρs==②计算第⼀段套管的段重（空⽓中）T 1=L1*W1=574*=③计算第⼀段套管的浮重（钻井液中）T 1’= L1*W1*Bf=574**=④第⼀段套管的抗拉系数（题⽬要求考虑浮⼒影响，因此⽤浮重计算）S t1= Tt1/ T1’==>（安全）第三段套管设计：1.第⼆段套管的顶截⾯位置取决于第三段套管的可下深度，第三段套管选⽤抗挤强度低⼀级的套管，查套管性能表可选P-110，壁厚套管，其抗挤强度为Pc’’’=MPa，抗拉强度Tt3=，抗内压强度Pi= Mpa，重量W3= KN/m2.按抗挤强度计算第三段套管的可下深度：H 3= Pc’’’/*ρo* Sc)=**=3.由于第三段套管要承受其下第⼀段和第⼆段套管的重量，其抗挤强度下降，因此要减少第三段套管的下⼊深度，另外在取整的前提下考虑⼀定的安全误差，我们假设第三段套管实际下⾄H3=1900m，则第⼆段套管的段长为L 2= H2- H3=3000-1900=1100m4. 校核第⼆段套管的安全系数：1）校核第⼆段套管的抗挤安全系数第⼆段套管实际抗挤安全系数为：（下端⾯）S c2= Pc’’/*ρo*H2)=**3000)=>(安全) 2）校核第⼆段套管的抗拉安全系数（上端⾯）①计算第⼆段套管的浮⼒系数B f =1-ρm/ρs==②计算第⼆段套管的段重（空⽓中）T 2= L2*W2=1100*=③计算第⼆段套管的浮重（钻井液中）T 2’= L2*W2*Bf=1100**=④第⼆段套管上端⾯的拉⼒（钻井液中）T 1’+ T2’=+=⑤第⼆段套管的抗拉系数（题⽬要求考虑浮⼒影响，因此⽤浮重计算）S t2=Tt2/( T1’+ T2’)= +=>(安全)5. 校核第三段套管的安全系数：1）校核第三段套管的抗挤安全系数第三段套管实际抗挤安全系数为：（下端⾯）S c3= Pc’’’/*ρo*H3)=**1900=>(安全)2）校核第三段套管的抗拉安全系数（上端⾯）①计算第三段套管的浮⼒系数B f =1-ρm/ρs==②计算第三段套管的段重（空⽓中）T 3= H3* W3=1900*=③计算第三段套管的浮重（钻井液中）T 3’= H3* W3f=1900**=④第三段套管上端⾯的拉⼒（钻井液中）T 1’+ T2’+T3’=++=⑤第三段套管的抗拉系数（题⽬要求考虑浮⼒影响，因此⽤浮重计算）S t3=Tt3/( T1’+ T2’+T3’)= ++==>(安全)6.由校核数据可知第三段套管的抗拉系数已经接近题⽬要求的最⼩抗拉系数，因此我们设计三段套管，第三段套管即为最后⼀段油层套管，延伸⾄井⼝。

克拉玛依职业技术学院毕业设计论文（一口井的设计）系部：石油工程系专业：钻井工程姓名：王星学号： 08050059设计题目：一口井的设计起讫日期： 2013年3月1日—2013年5月31日设计地点：克拉玛依职业技术学院指导老师：刘鹏摘要一口井的设计包括井身结构的设计，套管柱的设计，钻杆柱的设计。

井身结构的设计又是整个钻井设计的基础，也是保证一口井能顺利钻进的前提。

合理的井身结构可以保证一口井能顺利钻达预定的井深，能够保证钻进过程的安全，能够防止钻进中的产层污染，并能花费最少的费用。

套管柱设计既要考虑到套管柱的受力分析又要考虑到套管的强度，套管柱的受力分析是套管柱强度设计的基础，在设计套管柱是应当根据套管的最危险情况来考虑套管的基本载荷。

套管柱的强度设计又是根据套管所受的外载，根据套管的强度建立一个安全的平衡关系：套管强度≥外载×安全系数合理的钻杆柱设计是确保优质、快速、安全钻井的重要条件。

尤其是对深井钻井，钻柱在井下的工作条件十分复杂与恶劣，钻杆柱设计在整个过程中就显得更加重要。

【关键词】：井身结构;钻具;钻机;套管;固井第一章第一节井身结构设计井身结构主要包括套管层次和每层套管的下深，各层套管外水泥返高，以及套管和井眼尺寸的配合。

依据：地层压力和地层破裂压力剖面套管的分类各类型作用1、表层套管主要用途：（1）封隔地表浅水层及浅部疏松和复杂地层；（2）安装井口、悬挂和支撑后续各层套管。

下深位置：根据钻井的目的层深度和地表状况而定，一般为上百米甚至上千米。

2、生产套管（油层套管）主要用途：用以保护生产层，提供油气生产通道。

下深位置：由目的层位置及完井方式而定。

3、中间套管（技术套管）在表层套管和生产套管之间由于技术要求下入的套管，可以是一层、两层或更多层。

主要用来封隔不同地层压力层系或易漏、易塌、易卡等井下复杂地层。

4、尾管（衬管）是在已下入一层技术套管后采用，即在裸眼井段下套管、注水泥，而套管柱不延伸到井口。