第一章 井身结构设计（3）.ppt

《第一章 井身结构设计（3）.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章 井身结构设计（3）.ppt（24页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、五、实例计算分析,例1 某井设计井深4873m，其地层压力梯度和地层破裂压力梯度剖面图如图2-11示。该井无复杂层。设计系数取以下值：Sw=0.036g/cm3Sg=0.036g/cm3Sf=0.024g/cm3Sk=0.060g/cm3Pn=16.56MPaPa=21.36MPa,3826m,4146m,第四节 井身结构设计,第一章 井身结构设计,（1）求中间套管下入深度假定点 根据钻遇最大地层压力求设计破裂压力梯度。钻遇最大地层压力梯度 =2.113g/cm3考虑抽汲压力Sw=0.036g/cm3采用最小钻井液密度mmi=2.149g/cm3考虑钻柱下放时压力激动Sg =0.036g/cm

2、3考虑安全因素Sf =0.024g/cm3设计地层破裂压力梯度fD=2.209g/cm3 从压力剖面图横坐标上2.209处下引垂直线，垂直线与地层破裂压力梯度曲线相交，交点H2的相应井深4146m为中间套管下入深度假定点，该深度地层压力梯度为1.74g/cm3。,破裂压力梯度,1450m,3826m,4146m,地层压力梯度,第四节 井身结构设计,第一章 井身结构设计,4873,（2）验证中间套管下入（4146m深度）是否有卡套管的危险 其中m即4146m井深地层压力梯度（1.74g/cm3）与Sw之和 m 1.74+0.036=1.776g/cm3 HN=3384m（查压力剖面图正常地层压力

3、最大井深），p 1.08g/cm3 =23.08MPa 因为：23.0816.56 （Pn）？ 所以中间套管下入井深4146m有卡套管的危险，中间套管下入井深应当 减小。,第四节 井身结构设计,第一章 井身结构设计,求在允许压力差16.56MPa的条件下，中间套管下入深度H2 ： m-Sw=1.579-0.036=1.543g/cm3该值为中间套管下入深度处的所要求的地层压力梯度。从压力剖面图上查出地层压力梯度为1.543g/cm3时，相应井深3826m，地层破裂压力梯度=2.172g/cm3,破裂压力梯度,第四节 井身结构设计,第一章 井身结构设计,2.113下降到1.543,（3）计算中间

4、尾管最大下入深度H3校核尾管下入4146m井深压差卡钻可能性(条件改变）。 =0.00981(1.776-1.543)3826 =8.745MPa其中：m即4146m井深地层压力梯度与Sw之和 m 1.74+0.036=1.776g/cm3 HN=3826m（3826 4146m井段最小地层压力对应井深） p 1.543g/cm3 因为：8.74521.36 （Pa）？ ，下入中间尾管时不会卡尾管。,第四节 井身结构设计,第一章 井身结构设计,校核钻井至4146m时，如果产生溢流，给定sk0.06g/cm3溢流条件，压井时中间套管鞋3826m处是否会被压裂，产生地下井喷（井漏）危险。中间尾管井

5、深4146m处地层压力梯度=1.74g/cm3 =1.865g/cm3井深3826m处地层破裂压力梯度=2.172g/cm3。因为：1.8652.172，所以当钻至井深4146m，若发生溢流，关井不会压裂中间套管鞋处地层，产生地下井喷危险。,第四节 井身结构设计,第一章 井身结构设计,（4）表层套管可下深度H1根据中间套管下入深度3826m处地层压力梯度，给定0.060g/cm3的溢流条件，试算表层套管可下深度。 设表层套管下入深度=1067m =1.819g/cm3井深1067m处地层破裂压力梯度=1.693g/cm3。因为f1067fD1450，且相近，所以表层套管下入深度H1=1450m

6、，满足设计要求。,破裂压力梯度,1450m,3826m,4146m,地层压力梯度,第四节 井身结构设计,第一章 井身结构设计,fH1-fD(0.0240.048),（5）油层套管下入4878m深度是否有卡套管的危险 =0.00981（2.149-1.74）4146 =16.635MPa其中：m即4878m井深之前最大地层压力梯度与Sw之和 m 2.113+0.036=2.149g/cm3 HN=4146m（4146 4878m井段最小地层压力对应井深） p 1.74g/cm3 因为:16.63521.36 （Pa）？，油层套管下入4878m不会卡套管。该井设计的套管程序如表,第四节 井身结构设

7、计,第一章 井身结构设计,该井设计的井身结构如下表,破裂压力梯度,1450m,3826m,4146m,地层压力梯度,套管尺寸为339.7244.5177.8139.7mm(13 3/8 9 5/8 7 5 in),第四节 井身结构设计,第一章 井身结构设计,实例计算分析例2,例2 某井设计井深3500m，表2-4为该井地层岩性剖面、地层压力梯度和地层破裂压力梯度及各层段地质复杂提示数据。设计系数为：Sw=0.016g/cm3，Sg=0.09g/cm3，Sf=0.02g/cm3，PN=15MPa，Pa=20MPa。该区为非高压气区，不考虑溢流条件，确定该井井身结构。,第四节 井身结构设计,第一章

8、 井身结构设计,（1）由地层压力、地层破裂压力数据及相应的井段，根据线性插值作出压力梯度剖面图,第四节 井身结构设计,第一章 井身结构设计,（2）由图及给定的设计系数确定中间套的下入深度 若按可堵漏成功考虑:设计地层破裂压力梯度时，不考虑两个奇异点的影响，且该区为非高压油气区，由下式计算设计地层破裂压力梯度当量密度，即 fD=1.23+0.016+0.09+0.02 =1.36g/cm3 在上图中可求得fD与地层破裂压力梯度线的交点。从图中可知设计地层破裂压力梯度线都落入地层破裂压力梯度线内（除B点以上井段及两个奇异点外），因此中间套管下深只在井深500m左右。该种情况，只要表层套管下深至50

9、0m即可代替中间套管。,第四节 井身结构设计,第一章 井身结构设计,表层套管油层套管,两个奇异点 封堵漏失层 下入中间套管至F层一定深度。,第四节 井身结构设计,第一章 井身结构设计,因此本井井身结构设计可按以下两种方案设计：（1）按地质复杂必封点确定中间套管封隔深度，即中间套管下入F层一定深度。（2）详细分析邻井钻井资料，是否在目前堵漏工艺技术条件，能有效地封堵住DE、EF层界面漏失层，保证在钻下部地层过程中，两个漏层能承受1.30g/cm3以上钻井液的液柱压力，若可行，则可不必下中间套管。即如图所示，井身结构为339.7mm表层套管，139.7mm油层套管。,第四节 井身结构设计,第一章

10、井身结构设计,第五节 生产套管尺寸设计,一、生产套管尺寸设计的影响因素1、采油方式 不同的举升方式(有杆泵抽油、电潜泵采油、水力活塞泵采油和气举采油)，与之相配套的油管尺寸和生产套管尺寸肯定不一样。2、开发设计的油井配产量 如果油井产能较高， 其油管、生产套管尺寸肯定需要选得大一些；反之亦然。,第一章 井身结构设计,3、稳产要求 为了能在高含水率下实现稳产(能提供采用大泵高排液量生产的条件)，就必须要根据今后日产液量的大小选定泵径、然后确定与之相配套的油管尺寸和生产套管尺寸。4、增产措施 如果油井需要压裂投产或今后采用压裂来解堵、增产，必须设计足够大的生产套管尺寸，以便能下入较大尺寸的油管以保

11、证能把地层压开。,第五节 生产套管尺寸设计,第一章 井身结构设计,二、生产套管尺寸设计1、根据人工举升方式确定油管和生产套管尺寸油管和生产套管尺寸选择的步骤为：1）预测油井高含水期的日产液量 油井高含水期日产液量主要根据开发设计的单井原油配产量来预测。高含水期日产液量与配产量 的关系为：2）选择泵的理论排量 泵的理论排量与日产液量 的关系为：,第五节 生产套管尺寸设计,第一章 井身结构设计,m3/d,fw含水率,w泵效率,3）按泵的理论排量大小，选择泵的公称直径，并确定生产套管尺寸 据预测的泵的理论排量，选择泵的公称直径，再查相应的泵参数表，得出联接油管尺寸和泵的最大外径。再考虑油井是采用砾石

12、充填防砂还是不防砂来确定与各泵径相匹配的生产套管尺寸。管式（整体）抽油泵井的油管、生产套管的选定（表25）潜油电泵(电潜泵)井生产套管尺寸的选定（表26）,第五节 生产套管尺寸设计,第一章 井身结构设计,例1： 某油井按开发设计的原油配产量为25m3 /d。原油井下粘度14.5mPa.s，油井不出砂，该油田采用注水开发，试选定生产套管尺寸。解：按式(1)预测高含水期日产液量 。当含水率： fw=80%时， QL1125； fw=90%时， QL2250； fw=95%时， QL3500。如果选择常规管式泵开采，高含水时泵效假定为0.60。则以上三个含水率下所需泵的理论排量分别要达到： fw=8

13、0%时， QL1125；QTL1=208.33； fw=90%时， QL2250；QTL2=416.67； fw=95%时， QL3500；QTL3=833.33。为了保证在高含水期也能达到稳产2025原油的要求，查表2-5可选理论排量（164410）m3/d,公称直径为110mm的泵进行开采。如选110泵，则连接油管尺寸为114.3mm(4 1/2)，泵最大外径146mm，生产套管为177.8mm244.5mm(79 3/8)。,第五节 生产套管尺寸设计,第一章 井身结构设计,2、从增产措施校核生产套管尺寸水力压裂施工时所需的井口泵压计算公式为:分析上式可知，当破裂压力梯度很大或井很深(H很

14、大)，或油管内径D很小时，井口泵压将会很高。由于压裂车在规定的排量下的泵压是一定的。由此，可以求出现有压裂设备条件所许可的最小油管内径D:根据计算的最小油管内径确定最接近的油管外径，在查相关的表得出满足增产措施需要的油管和生产套管尺寸（表28）。,第五节 生产套管尺寸设计,第一章 井身结构设计,f摩阻系数H油层中部井深压力液相对密度,3、综合选择油管和生产套管尺寸 根据人工举升方式确定了油管 和生产套管尺寸 ，又根据增产措施的需要确定了油管 和生产套管尺寸 ；所要求的油管和生产套管尺寸为:,第五节 生产套管尺寸设计,第一章 井身结构设计,例3： 某油井按开发设计的原油配产量为25m3 /d。原

15、油井下粘度14.5mPa.s，油井不出砂，该油田采用注水开发。假设压裂车最高井口泵压为80Mpa， 排量为3m3/min， 该井井深6000米， 压裂液密度为1.05， 破裂压力梯度为.023， 压裂液摩阻与清水摩阻的比值为60%，试选定生产套管尺寸。,第五节 生产套管尺寸设计,第一章 井身结构设计,第五节 生产套管尺寸设计,第一章 井身结构设计,解 ：根据人工举升方式确定的油管=114.3mm，生产套管=177.8mm。根据增产措施的需要由， 计算出油管内径为112.13 mm(4.415英寸)， 查表4，可选=114.3mm的油管，相应的生产套管为=177.8mm(7英寸)。两者综合考虑， 确定该井生产套管尺寸为177.8mm(7英寸)。,