第7章 完井管柱

受力分析
根据B区的地质资料和生产数据，对完井管柱进行受力分析。分析方法与A区相同，考虑轴向力、径向力和弯曲力的 作用，并计算各力的数值。
优化设计
根据受力分析结果，对油田B区完井管柱进行优化设计。针对B区的地质条件和生产条件，选择适合的管 柱材料、直径和壁厚，以及合适的连接方式。同时考虑油井的后期维护和修井作业，对管柱设计进行细 致的优化。
背景介绍
油田A区完井管柱的受力情况是完井工程设计的重要依据，通过对管柱受力分析，可以优 化管柱设计，提高油井产能和延长油井寿命。
受力分析
油田A区完井管柱主要受到轴向力、径向力和弯曲力的作用。轴向力主要由井液压力和管 柱自重产生，径向力主要由井壁摩擦产生，弯曲力主要由管柱与井口装置的碰撞产生。通 过对这些力的计算和分析，可以确定管柱的稳定性、安全性和可靠性。
完井管柱通常由多根不同规格、材质 的管材组成，如油管、套管、尾管等 ，根据设计要求，通过螺纹连接或焊 接等方式组合而成。
完井管柱的作用
01
02
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04
封闭井口，防止油气泄漏和地 面污染。
实现油气开采、油水分离，提 高采收率。
支撑井壁，保持井筒稳定。
承受地层压力和外部载荷，保 证安全生产。
完井管柱的组成
完井管柱受力分析课件
目录
• 完井管柱概述 • 完井管柱受力分析基础 • 完井管柱静态受力分析 • 完井管柱动态受力分析 • 完井管柱受力的数值模拟方法 • 完井管柱设计及优化 • 完井管柱受力分析实例
01
完井管柱概述
完井管柱的定义
完井管柱是指油田开发过程中，在钻 井工程完成后，用于封闭井口、实现 油气开采、油水分离等功能的管柱。
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完井管柱受力的数值 模拟方法

第二章－>>第一节
油气开采
四、砾石充填完井
砾石质量要求
砾石的强度
砾石强度的标准是抗破碎试验所测出的破碎
砂重量含量不超过下表所示的数值。
砾石抗破碎推荐标准
充填砂粒度(目) 8～16 12～20 16～30 20～40 30～50 40～60
破碎砂重量百分含量(%) 8 4 2 2 2 2
第二章－>>第一节
根据孔眼形式可分为圆型和割缝衬管，后者防砂效 果好
第二章－>>第一节
油气开采
三、衬管完井
割缝衬管完井方法
割缝衬管完井是在裸眼完井的基础上，在裸眼井内 下入割缝衬管。在直井、定向井、水平井中都可采 用。与裸眼完井相对应，割缝衬管完井方法也有两 种完井工序：先期固井和后期固井。
第二章－>>第一节
第二章－>>第一节
油气开采
三、衬管完井
割缝衬管示意图
割缝衬管就是在衬管壁上沿着轴线的平行方向或 垂直方向割成多条缝眼
梯形，大边在内
第二章－>>第一节
油气开采
三、衬管完井
割缝衬管缝眼的功能
允许一定数量和大小的能被原 油携带至地面的“细砂”通过。 能把较大颗粒的砂于阻挡在衬 管外面。这样，大砂粒就在衬 管外形成“砂桥”或“砂拱”。砂桥中没有小砂粒，因 为生产时此处流速很高，把小砂粒都带入井内了。砂桥 的这种自然分选，使它具有良好的通过能力，同时起到 保护井壁的作用。
缺点：井底容易坍塌，油层出砂，不宜进行 分层作业，油、气、水层易互相干扰
第二章－>>第一节
油气开采
一、裸眼完井
适用地质条件

注水层
生产筛管
偏心注水工作筒
注水层
套管
注水管
定位密封接头 防砂封隔器
注水层 分层密封 隔离封隔器
注水层
盲堵导向器
注水层
盲堵导向器
人工井底
注水层 底部封隔器
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四、完井作业施工程序
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现场实施阶段
主要作业步骤
1）按设计要求摆放地面设备 2）立钻杆或管柱 3）装防喷器/功能/压力试验 4）刮管洗井（见图示）
尾管射孔完井：在钻头钻至油层顶界后，下技术套管注 水泥固井，然后用小一级的钻头钻穿油层至设计井深， 用钻具将尾管送下并悬挂在技术套管上。尾管和技术套 管的重合段一般不小于50m。再对尾管注水泥固井，然 后射孔。
水平井射孔完井：一般是技术套管下过直井段注水泥固 井后，在水平井段内下入完井尾管、注水泥固井。完井 尾管和技术套管宜重合100m左右。最后在水平井段射 孔。
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采油树
油管四 通
套管头
地面安 全阀
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三、完井管柱
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完井管柱
下入完井管柱使生产井或注入井开始正常生产 是完井的最后一个环节。井的类型（采油井、采气 井、注水井、注蒸汽井、注气井）不一样，完井管 柱也不一样。即使都为采油井，采油方式不同，完 井管柱也不同。目前的采油方式主要有自喷采油和 人工举升（有杆泵、水力活塞泵、潜油电泵、气举） 采油。
套套管管闸闸门 门
为了最大限度的降低油气层的污 染，射孔前彻底清洗套管/钻杆，确 保最后清洗后的返出液在半小时内的 连续浊度值（NTU）≤30μm
5）射孔校深（见图示） 6）投棒点火
人工井底
用用不不同同的清的洗清液洗清洗液清洗
返返出出（液赃）液 钻杆 套管

（ ｓｎ ｆ ｎ ｔｔ ｔ ｏ ｔｏｅ ｍ 尺Ｐ ｒｈ Ｉ ｓｉＭｅ ｆ Ｐｅｒ ｌｕ Ｅｘｐ ｏ ａ ｉｎ ＆ Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ＣＮＰＣ， ｉｉｇ １ ０ ８ ， ｈ ｎ ｌｒ ｔ ｏ ｖ ｌｐ ｎ ， Ｂｅｊ ｎ ０ ０ ３ Ｃ ｉａ）
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水 平 井分 段 完 井技 术 及 完井 管柱 方案
刘 猛 ， 董本 京 ， 张友 义
（ 国石 油 勘 探 开 发 研 究 院 工 程 技术 研 究 所 ， 京 １ ０ ８ ） 中 北 ０ ０ ３

跟踪距=标准接箍深度+射孔零长-本炮射孔顶界深度 （+为上跟踪，—为下跟踪）
（2） 油管传输射孔调整距的计算公式 调整距=定位油管底界深度+总零长-射孔顶界深度 （+为上提，—为下放）
（3） 点火记号深度的计算公式 D=Y+H-（P+T+Z） 式中 D——点火记号深度（m）； Y——油层顶部深度 (m)； H——校正值 (m)； P——零长差 (m)； T——套补距 (m)； Z——仪器零长 (m)。
第三章 油管传输射孔(TCP)
一、油管传输射孔工艺的原理 油管传输射孔的基本原理是把每一口井所需射开 的油气层的射孔器全部连在一起联接在油管柱的 尾端，形成一个硬联接的管串下入井中。通过在 油管内测量放射性曲线或磁性定位曲线，校深并 对准射孔层位。可连续采用多种引爆方式引爆射 孔器。为实现负压射孔，在引爆前，可使射孔井 段的液柱压力低于地层压力，以保护射开的油气 层。
射孔 技术
目录
第一章 炸药 第二章 射孔深度的计算 第三章 油管传输射孔 第四章 电缆射孔 第五章 电缆桥塞及工工程事故处理 第六章 油管输送射孔与地层测试器联合作业 第七章 超正压射孔工艺 第八章 完井管柱简介
第一章 炸药
第一节 概述
一 炸药的概念 1.爆炸
爆炸是物质急剧的物理或化学变化。在急剧变化的同 时，伴随着该物质含有的能量积聚的转变为压缩能和 运动能。从广义上讲，爆炸是一种极为迅速的物理或 化学能量的释放过程。 2.爆炸现象 1)物理爆炸现象 2) 化学爆炸现象 3) 核爆炸现象
油气井射孔常用的几种常用炸药
1．黑索金(RDX) 2. 奥克托金(HMX) 3. 雷汞 4. 叠氮化铅 5. R-852炸药
第三节 射孔施工中常用的爆炸物品简介

1、ρd≥ρpmax+Sb
防井涌
2、(ρdmax-ρpmin)×Dpmin×0.00981≤△P 防压差卡钻
3、ρdmax+ Sg + Sf ≤ρfmin
防井漏
4、ρdmax+ Sf + Sk ×Dpmax/ Dc1≤ρfc1
防关井井漏
其中：
ρd —钻井液密度， g/cm3； ρdmax—裸眼井段内使用的最大钻井液密度，g/cm3； ρpmax—裸眼井段钻遇的最大地层压力的当量泥浆密，g/cm3； Dpmax —最大地层孔隙压力所处的井深，m； ρpmin — 裸 眼 井 段 钻 遇 的 最 小 地 层 压 力 的 当 量 泥 浆 密 度 ， g/cm3
试取 D21=3400m 并代入上式得：
ρf =2.04+0.036+0.03+0.06 × 4250/3400=2.181 No
g/cm3
Image
由破裂压力曲线上查得ρf3400=2.19 g/cm3，ρf <ρf3400 且
No Image
（2）校核中间套管是否会被卡
由地层压力曲线上看出，钻进到深度D21=3400m时，遇到 的最大地层压力就在3400m处。查得： ρp3400=1.57g/cm3， ρpmin=1.07g/cm3，Dmin=3050m。
6个设计系数：
抽系压力系数 Sb：0.024～0.048 g/cm3
激动压力系数 Sg：0.024～0.048 g/cm3
压裂安全系数 Sf：0.03～0.06 g/cm3
No
井涌允量 Sk：0.05～0.08 g/cm3
Image
压差允值 p：PN:15～18 MPa ，PA：21～23 MPa

断
块
油
气
田 ２０ ０ ９年 １ １月
第 ｌ ６卷第 ６期
文 章 编 号 ：０ ５ ８ ０ （０ ９ ０ — ９ — ２ １０ — ９ ７ ２ ０ ）６ ０ ７ ０
Ｆ Ｌ — 【 Ｋ ０Ｌ＆ Ｇ ＳＦＥ Ｄ ＡＵ ＢＤＣ Ｉ Ａ ＩＬ
气 井完 井管柱 安全状态评估 系统设计与应 用
指 导 完井 工 艺 的 选择 。
关 键 词 气 井 ； 完井 管 柱 ； 柱 变形 ； 管 强度 校 核
中 图分 类 号 ： Ｅ ２ ￣ Ｔ ９ ５． ３ 文献 标 识 码 ： Ａ
Ｄｅ ｉｎ ａ ｄ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｃ ｒｔ ｓ ｅ ｓ ｅ ｔ ｙ ｔｍ ｏ ａ ｌ ｃ ｍ ｐｅ ｉｎ ｓｒｎ ｓｇ ｎ ｐ ｌ ｔｏ ｆｓ ｕ ｉ ａ ｓ ｓｍ ｎ ｓｅ ｆ ｒｇ ｓｗｅｌ ｏ ｌｔ ｔｉ 效 应 ； ） ２ 因管 柱平 均 温 度 变化 引 起
ｃ ａ ｇ ｓ ｄ ｒｎ ｒ ｄ ｃｉ ｎ ａ ｄ ｂ ｒ ｈ ｌ ｐ ｒｔ ｎ ｗ ｉｈ ａ ｅ ｔ ｔ ｅ ｓ ｃ ｒｔ ｆｔ ｅ ｃ ｍｐ ｅｉｎ ｓｒ ｇ Ｓ ｔｓ ｏ ｌ ｅ ｅ ａ ｕ ｔ ｄ ｈ ｎ ｅ ｕ ｉｇ ｐ ｏ ｕ ｔ ｎ ｏ ｅ ｏ ｅ ｏ ｅ ａｉ ， ｈ ｃ ｆ ｃ ｓ ｈ ｅ ｕ ｙ ｏ ｏ ｌｔ ｔ ｎ ． ｏ ｉ ｈ ｕ ｄ ｂ ｖ ｌ ａ ｅ ． ｏ ｏ ｉ ｈ ｏ ｉ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ａ ａｙ ｉ ｏ ｈ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ａ ｄ ｐ ｅ ｓ ｒ ｈ ｎ ｅ ｆ ａｕ ａ ａ ｌ ｂ ｆ ｒ ｎ ｆ ｒｄ ｆ ｒ ｎ ｐ ｒ ｔ ｇ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｓ ｄ ｏ ｈ ｎ ｌ ｓ ｆｔ ｅ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｎ ｒ ｓ ｕ ｅ ｃ ａ ｇ ｓｏ ｔ ｒ ｌ ｓｗｅｌ ｅ ｏｅ ａ ｄ ａｔ ｉ ｅ ｅ ｔｏ ｅ ａ ｉ ｏ ｄ ｔ ｎ ， ｓ ｎ ｇ ｅ ｆ ｎ ｉ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｈ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ｅ ｃ ｒｅ ｐ ｎ ｉｇ ｓ ｉ ｇ ｄ ｓｏｔｏ ｏ ｕ ａｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｉ ｔ ｎ ｉ ｘ ｍｉ ａｉｎ ｍｅ ｈ ｄ ａ ｄ ｈ ｓ ｃ ｒ ｅ ｎ ｈｓ ａ ｅ ａ ｒ ｐ ｓ ｄ ｔ ｏ ｒ ｓ ｏ ｄ ｎ ｔ ｎ ｉ ｒ ｎ ｃ ｍｐ ｔｔ ｎ ｈ ｎｅ ｓｔ ｅ ａ ｎ ｔｏ ｔ ｏ ， ｎ ａ ａ ｒ ｄ ｏ ｈ ｒ ｔ ｉ ｏ ｙ ｉ ｔ ｅ ｅ ａ ｌ ｏ ｕａ ｉｎ ｗｈｃ ａ ｂ ａ ｎ ｄ ｇ ｏ ｅ ｕ ｔ Ｔ ｉ ｔ ｏ ａ ｅｐ ｄ ｓｇ ｉ ｇａ ｎ ｗ ｅ ｌ ｏ ｌｔ ｎ ｓ ｎ ｆ ｅ ｕ ｔ ｈ ｘ ｍｐ ｅｃ ｍｐ ｔｔ ， ｉ ｈ ｈ ｓｏ ｔｉ ｅ ｏ ｄ ｒ ｓ ｌ ｈ ｓｍｅｈ ｄ ｃ ｄ ｈ ｌ ｅ ｉｎ ｎ ｅ ｗ ｌ ｃ ｍｐ ｅ ｉ ｔ ｇ ｏ ｃ ｒ ｙ ｏ ． ｏ ｉ ｒ ｓ ｉ ａ ｄｉ ｓｒ ｃ ｈ ｏ ｅｔ ｅｗｅｌ ｏ ｌｔ ｎ ｔｃ ｎｑ ｅ ｎ ｔ ｔ ｏ ｃ ｏ ｓ ｌ ｃ ｍｐ ｅｉ ｈ ｉ ｕ ． ｎ ｕ ｔ ｈ ｏ ｅ

重力温度效应鼓胀效应螺旋弯曲效活塞效应浮力完井管柱四种受力状态为什么要用伸缩管
完井管柱的受力状态分析
汇报人：宋明哲
2016.7.29
完井管柱四种受力状态
解封力多大？
为什么要用伸缩管？
重力 温度效应 管柱受力状 态 活塞效应 浮力
压裂为什么补套压？
鼓胀效应
ห้องสมุดไป่ตู้螺旋弯曲效 应
油管怎么拉断了？
套管长个子了？
完井试油工序中管柱的受力变化
下 管 柱
井底温度高，管柱受温度效应伸长 常温液体进入井筒，管柱受温度效应缩短； 由于低密度替高密度，受活塞效应影响 坐封后浮力消失，管柱重力得到释放
替 液
坐 封 放 喷 压 裂
井温升高，受温度效应，产生轴向张力； 管柱内压力降低，反鼓胀效应，管柱产生轴向张力 常温液体进入油管至井底，温度效应管柱轴向拉伸； 高泵压产生鼓胀效应，管柱拉伸
谢谢 请专家和领导批评指正！