第二章 井身结构设计ppt课件.ppt

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1、第二章：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）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地层压力理论及预测方法静液柱压力（Hydrostaticpressure）Ph定义静液压力是由液柱重力引起的压力。计算ρ：液体密度,（g/cm3）H:液柱垂直

2、高度，mPh地层压力理论及预测方法压力梯度(Pressuregradient)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）钻井液在流动过程或被激励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。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；MPa；Φ：无量纲的小数ρrm:岩石骨架密度，g/cm3；ρ:地层空隙中流体密度，g/cm3；H：井深，m

3、.Po地层压力理论及预测方法地层压力(FormationPressure)PP地层压力是指岩石孔隙中流体（油气水）的压力，也叫地层孔隙压力。骨架应力(matrixpressure)由岩石颗粒之间来支撑的那部分上覆岩层压力。PoPp地层压力理论及预测方法地层破裂压力(fracturepressure)在井中，当井内液体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(Cavingpressure)当井内液柱压力低于某一值时，地层出现坍塌或缩径，我们称这个压力为地层坍塌压力。现象：当井内液柱压力低于地层坍塌压力时，对于脆性地层出现坍塌，对于塑性地层出现缩径。井底

4、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10/5/2021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PPPwHPPwPo上覆岩层压力孔隙压力高骨架应力正常地层压力异常低压异常高压孔隙压力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，压实不均匀渗透作用构造作用水增热作用油田注水压实效应PDPPO海面/地面异常高压形成的原因地层保

5、持正常的压实平衡，取决于：（1）沉积速率（2）孔隙空间减少速率（3）地层渗透率（4）排出孔隙流体的能力10/5/2021异常高压形成的原因水热作用：岩层孔隙中的流体受热膨胀，一旦出现隔绝的环境，地层孔隙中流体的压力就会急剧增加。渗透作用：水或者溶液被适当的薄膜（泥岩层）隔开时，水从淡溶液到浓溶液的自然流动，导致高浓度溶液一侧水增多，如果排水作用受到阻碍，形成高压。低浓度高浓度流体运移异常高压形成的原因10/5/2021地层压力理论及预测方法地层压力预测（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，在异常高压地层，钻速增加而d

6、c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。dH10/5/2021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/minP:钻压,kN;Db:钻头尺寸,mm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ρmN:正常地层压力梯度，g/cm3;ρm:实际钻井液密度，g/cm3;地层压力理论及预测方法d指数dc指数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1.5－3m取一点，如果钻速高可以5－10m一个点，重点井段1m一点，同时记录

7、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。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/cm3dCN——所求井深处正常趋势线上的dc指数值；dcR——所求井