塔里木非常规井身结构及套管程序设计(方案与可行性分析)37980.docx

塔里木油田非常规井身结构及套管程序二 六 年年 十 月月1. 塔里木现行行井身结构构及其缺陷陷1.1. 塔里木现行行井身结构构塔里木油田田目前主要要采用的井井眼套管程程序为：20"×113 3/8"×9 5/8"×7"×5"这套井身结结构在塔里里木油田应应用17年，能能够满足台台盆区的钻钻井生产需需要。这套套结构具有有套管规格格标准、供供货渠道通通畅、工具具及井口配配备成熟、使使用方便等等优点。1.2. 塔里木现行行井身结构构存在的缺缺陷总体来说，塔塔里木现行行井身结构构存在以下下一些缺陷陷：(1) 不利于应对对复杂地层层深井、超超深井地质质变化引发发的复杂钻钻井工程问问题；(1) 8 1/22"（井眼眼）×7"（套管管）、6""（5 7/8"）（井井眼）×5"（套管管）环空间间隙窄，固固井质量差差；(1) 套管强度偏偏低。1.2.1. 两层、三层层井身结构构存在的缺缺陷目前哈得地地区普遍采采用两层井井身结构，这这里以任选选的哈得119井为例例，图1.1给出了了该井的井井身结构设设计图。三层井身结结构主要在在塔中地区区采用，这这里以任选选的塔中882井为例例，图1.2给出了了该井的井井身结构设设计图。图1.1 哈得19井设计井身结构图1.2 塔中82井井身结构设计图上面给出的的这种两层层和三层的的井身结构构存在的一一个突出问问题是：88 1/22"裸眼井井段长，一一般40000米左右右，最长达达52000米，经常发发生电测、阻阻卡、下套套管井漏、开开泵不通、开开泵不返、固固井质量差差等问题， 2004年到现在此类事故复杂25起，损失时间166天，具体统计情况见表1.1。表1.1 20044年到现在在塔里木探探井8 1/2"井眼眼钻井复杂杂问题统计计序号井号完钻井深(m)裸眼段长度(m)复杂（事故故）类型损失时间（h）备注1轮南635548.604749.60卡钻次462轮古395682.004460.00卡钻、钻具具落井166553轮古80225208.504007.50钻具落井打打捞45.34轮南62115643.504147.50卡钻355塔中715015.393811.39下7"套管管遇阻，开开泵不通6塔中12224634.003429.00电测卡电缆缆417塔中62114854.003652.80下7"套管管井漏失返返8轮古38115516.434015.43电测卡电缆缆749哈德11775200.003997.65电测卡工具具-顿钻-侧钻95410塔中70CC4754.00原井开窗钻具断打捞捞14811轮古376310.004311.78两次钻具落落井打捞10912轮南62115643.504147.75传输电测仪仪器信号中中断卡钻701113轮古3763104311.78测井仪器帽帽落井电缆磨损312914轮南631157784575.8电测仪器卡卡，穿心打打捞4215轮古391158914686.13连续两次穿穿心打捞固井施工井井口不返浆浆7天13小小时16轮南301154964294.78卡钻致使侧侧钻下套管中途途井口不返返浆固井井口不不返浆24天钻到井深55250.34米卡卡钻，在22835.10米处处侧钻17轮古7井5143.603946.1套管下到底底开泵，井井口返浆量量由大变小小，逐渐不不返，一级级固井不返返浆，二级级固井返浆浆18塔中7746803880下套管中途途井口返浆浆，固井施施工井口不不返浆19塔中744635.503837.31下套管与固固井过程间间断漏失20塔中7249184119.72套管下到位位，不能建建立循环，一一、二级固固井井口不不返浆21塔中62334719.203916.7套管下到位位，不能建建立循环，一一、二级固固井井口不不返浆22塔中261143503150.96两次卡电测测仪器，穿穿心打捞43，62223哈得118852004004.87两次卡电测测仪器，穿穿心打捞卡钻回填侧侧钻64，422钻至45559米，短短起钻至44404.36米卡卡钻，在11845.52米处处侧钻24哈得185545.274342.78套管下到底底，无法建建立循环，一一、二级固固井井口不不反浆25哈得18CC55384335.51电测仪器部部件落井套管下到位位，无法建建立循环，一一级固井井井口不返浆浆，二级固固井井口返返未打捞1.2.2. 四层井身结结构存在的的缺陷目前采用的的4层套管管程序为：13 33/8"××9 5/8"×77"×5""英买力地区区的井普遍遍采用这种种井身结构构。这里以以任选的英英买36井井为例，图图1.3给给出了该井井的井身结结构设计图图。图1.3 英买36井井身结构设计图这种井身结结构存在的的问题是：9 7/8"套管管封盐层，强强度不够，若若采用100 3/4"套管环空空间隙小，下下套管风险险大。1.2.3. 五层井身结结构存在的的缺陷目前采用的的5层套管管程序为：20"×13 33/8"×9 5/88"×7"×5"这种井身结结构普遍用用于山前预预探井和评评价井，如如却勒6井井、博孜11井，这里里给出却勒勒6井的井井身结构设设计图，见见图1.44。图1.4 却勒6井井身结构设计图这种井身结结构存在的的问题是：（1）、由由于地层岩岩性、层位位、深度及及压力预测测不准，难难以封隔多多套复杂地地层，造成成在同一裸裸眼段应对对多种复杂杂情况，钻钻井事故复复杂时效高高，甚至不不能钻达地地质目的层层；（2）、55 7/88"井眼钻钻井窄压力力窗口，油油气水层环环空压耗大大，井底压压力平衡极极难控制，溢溢漏严重；（3）、环环空间隙小小，固井质质量差。1.2.4. 六层井身结结构存在的的缺陷目前采用的的6层套管管程序为：20"×113 3/8"×9 5/8"×8 1/8"×6 1/4"×4 1/22"这里给出六六层套管设设计的羊塔塔克5022井的套管管程序设计计图，见图图1.5。这种井身结结构存在的的问题是（1）、99 5/88"套管内内下8 11/8"套套管环空间间隙太小，致致使下套管管速度慢，同同时井底作作用的回压压大，极易易压漏地层层；（2）、88 1/22"井眼需需长段扩眼眼至9 11/2"，才才能下8 1/8""套管，扩扩眼难度大大，时间长长；（3）、环环空间隙小小，无法加加工悬挂器器，并且回回接筒壁薄薄易变形。图1.5 羊塔克 502井井井身结构构设计图2. 塔里木新型型井身结构构及套管程程序设计主要针对解解决塔里木木现有井身身结构存在在的缺陷，结结合塔里木木油田地质质情况特点点，提出了了新的井身身结构系列列。2.1. 两层套管新的两层套套管结构为为： 井井眼：122 1/44"×8 1/2""套管：9 5/8""×5 11/2"详细设计数数据见表22.1。2.2. 三层套管新的三层套套管结构为为： 井眼眼：13 1/8""×9 11/2"××6 1/2"套管：100 3/44"×7 5/8"" × 5"详细设计数数据见表22.2。2.3. 四层套管新的四层套套管结构为为： 井眼眼：17 1/2""×13 1/8""×9 11/2"××6 1/2"套管：144 3/88"×100 3/44"×7 5/8"" × 55"详细设计数数据见表22.3。2.4. 五层套管新的五层套套管结构为为： 井眼眼：26""×17 1/2"" × 13 1/8"" × 9 1/2""×6 11/2"套管：200"×144 3/88"×100 3/44"（11 11/8"） ×7 3/4"" × 55"详细设计数数据见表22.4。2.5. 山前深井、超超深井探井井井身结构构新的山前深深井、超深深井探井套套管结构为为：井眼：266"×177 1/22" × 13 1/8"" × 9 11/2" × 6 5/8"-77 1/22" × 5"-55 1/22"套管：200"×144 3/88" × 10 33/4"(11 11/8") × 8 " × 6 11/4" × 4 1/2"详细设计数数据见表22.5。19表2.1 两层井身身结构及套套管程序方方案套管层次井眼（mm）本层预计最大深度（m）套管规格（mm）钢级ksi接箍外径（mm）内径（mm）通径（mm）套管井眼间间隙（mm）套管强度接头套管线重 (kkg/m）备注抗挤(MPa)内压(MPa)屈服（KN）扣型连接强度（KN）第一层311.115（12 11/4"）1200244.448×11.999（9 5/8"）110269.888220.550216.55433.34436.563.26643API偏梯667469.944第二层215.99（8 1/2"）5900139.77×9.177（5 1/2"）110153.667121.336118.11938.176.585.22852*API偏梯296829.766* 对于表表中所给55 1/22"套管，不不考虑钻井井液浮力时时，按照下下深59000米计算算，套管的的抗拉安全全系数为11.66。表2.2 三层井身身结构及套套管程序方方案套管层次井眼（mm）本层预计最大深度（m）套管规格（mm）钢级ksi接箍外径（mm）内径（mm）通径（mm）套管井眼间间隙（mm）套管强度接头套管线重 (kkg/m）备注抗挤(MPa)内压(MPa)屈服（KN）扣型连接强度（KN）第一层333.338（13 11/8"）1200273.005×13.884（10 33/4"）110298.445245.336241.44030.17740.551.48551API偏梯850790.333第二层241.33（9 1/2"）5900193.668×10.992（7 5/8"）110215.990171.883168.66623.81154.26674.8884756API偏梯486349.222第三层165.11（6 ½""）6500127.00×9.199（5"）110141.33108.661105.44419.05593.096.02581API长圆220226.799尾管* 对于表表中所给77 5/88"套管，不不考虑钻井井液浮力时时，按照下下深59000米计算算，套管的的抗拉安全全系数为11.67。表2.3 四层井身身结构及套套管程序方方案套管层次井眼（mm）本层预计最大深度（m）套管规格（mm）钢级ksi接箍外径（mm）内径（mm）通径（mm）套管井眼间间隙（mm）套管强度接头套管线重 (kkg/m）备注抗挤(MPa)内压(MPa)屈服（KN）扣型连接强度（KN）第一层444.55（17 11/2"）800365.113×13.888（14 33/8"）110390.550337.338333.44339.69919.18850.433116100API偏梯116100119.447第二层333.338（13 11/8"）4900273.005×13.884（10 33/4"）110298.445245.336241.44030.17740.551.48551API偏梯850790.333第三层241.33（9 1/2"）6600193.668×10.992（7 5/8"）110215.990171.883168.66623.81154.26674.8884756API偏梯486349.222尾管第四层165.11（6 ½""）6900127.00×9.199（5"）110141.33108.661105.44419.05593.096.02581API长圆220226.799尾管* 对于于表中所给给10 33/4"套管，不不考虑钻井井液浮力时时，按照下下深50000米计算算，套管的的抗拉安全全系数为11.88。* 表中中浅绿色底底纹对应的的套管为非非标套管，其其强度均按按照APII公式计算算。表2.4 五层井身身结构及套套管程序方方案套管层次井眼（mm）本层预计最大深度（m）套管规格（mm）钢级ksi接箍外径（mm）内径（mm）通径（mm）套管井眼间间隙（mm）套管强度接头套管线重(kg/mm）备注抗挤(MPa)内压(MPa)屈服（KN）扣型连接强度（KN）第一层660.44（26"）300508×112.7（20"）55533.44482.660477.88276.25.315.9777095API偏梯7488158.449第二层444.55（17 11/2"）3500365.113×13.888（14 33/8"）110390.550337.338333.44339.69919.18850.433116100API偏梯116100119.447第三层不封盐333.338（13 11/8"）5500273.005×13.884*（10 33/4"）140298.445245.336241.44030.17744.06690.322114433API偏梯11384490.333封盐282.558×18.664（11 11/8"）（下段8800m）+273.005×13.884*140301.770特殊间隙245.330241.33325.490.355111.441149177API偏梯7300.5120.556第四层（盐）241.33（9 1/2"）6300196.885×13.889（7 3/4"）140219.885169.007165.1122.233105*119.2207706.5API偏梯750062.277尾管第五层165.11（6 1/2"）7000127.00×9.199（5"）110141.33108.661105.44419.05593.096.02581API长圆220226.799尾管* 对对于表中所所给10 3/4""套管，不不考虑钻井井液浮力时时，按照下下深55000米计算算，套管的的抗拉安全全系数为22.35。如如何按照110 3/4"套管与111 1/88"（下段8800米）复复合管柱计计算，则110 3/4"套管的抗抗拉安全系系数为2.23。* 这这里之所以以采用复合合套管柱，是是因为111 1/88"套管的的重量太大大，单纯采采用此套管管时套管柱柱重量太大大。* 此此值为APPI公式计计算值，若若按照高抗抗挤套管考考虑，其挤挤毁强度可可高于此值值。表2.5 山前深井井、超深井井探井井身身结构及套套管程序方方案套管层次井眼（mm）本层预计最大深度（m）套管规格（mm）钢级ksi接箍外径（mm）内径（mm）通径（mm）套管井眼间间隙（mm）套管强度接头套管线重(kg/mm）备注抗挤(MPa)内压(MPa)屈服（KN）扣型连接强度（KN）第一层660.44（26"）300508×112.7（20"）55533.44482.660477.88276.25.315.9777095API偏梯7488158.449第二层444.55（17 11/2"）3500365.113×13.888（14 33/8"）110390.550337.338333.44339.69919.18850.433116100API偏梯116100119.447第三层不封盐333.338（13 11/8"）5000273.005×13.884（10 33/4"）140298.445245.336241.44030.17744.06690.322114433API偏梯11384490.333封盐282.558×18.664（11 11/8"）（下段8800m）+273.005×13.884140301.770特殊间隙245.330241.33325.490.355111.441149177API偏梯7300.5120.556第四层（盐）241.33（9 1/2"）6300203.22×15.445（8"）140208（镦粗）172.33168.33319.055122.442128.4448796.3特殊6157.471.088尾管第五层168.33+1900.5（6 5/8+7 11/2）6500158.775×13（6 1/4"）140无接箍132.77129.55315.8551381415746.7直连2873.3646.411尾管第六层127+1139.77（5+55 1/22）7000114.33×10.992（4 1/2 "）110无接箍92.46689.29912.71311272696.8直连1343.5127.666尾管3. 新型井身结结构及套管管程序方案案与现行结结构的对比比图3.1 3层新型井身结构与现行结构的对比图3.1到到图3.33给出了新新型井身结结构与现行行结构的对对比。图3.2 4层新型井身结构与现行结构的对比17 1/2"14 3/8"13 1/8"10 3/4"9 1/2"7 5/8"6 1/2"5"新型结构现行结构图3.3 5层新型井身结构与现行结构的对比现行结构新型结构20"26"14 3/8"17 1/2"10 3/4"(11 1/8")13 1/8"9 1/2"8"6 1/2"5"4. 设计总结本次设设计的非常常用新型井井身结构及及套管程序序与原方案案相比，具具有以下特特点：（1） 套管尺寸与与钻头尺寸寸做到了经经济配合；（2） 增加了井眼眼与套管的的环空间隙隙，提高了了下套管可可靠性和固固井作业效效率；（3） 对原先六层层井身结构构中使用88 1/88²套管的井井段避免了了扩眼作业业，提高了了钻井效率率；（4） 将原先的无无接箍8 1/8²套套管改造成成了8²镦粗接头头套管，提提高了下套套管作业效效率。（5） 总体来说，使使钻井成本本有所下降降。22