井身結構

井身結構 主要由導管、表層套管、技術套管、油層套管和各層套管外的水泥環(huán)等組成。

1.導管：井身結構中下入的第一層套管叫導管。其作用是保持井口附近的地表層。

2.表層套管：井身結構中第二層套管叫表層套管，一般為幾十至幾百米。下入后，用水泥漿固井返至地面。其作用是封隔上部不穩(wěn)定的松軟地層和水層。

3.技術套管：表層套管與油層套管之間的套管叫技術套管。是鉆井中途遇到高壓油氣水層、漏失層和坍塌層等復雜地層時為鉆至目的地層而下的套管，其層次由復雜層的多少而定。作用是封隔難以控制的復雜地層，保持鉆井工作順利進行。

4.油層套管：井身結構中最內的一層套管叫油層套管。油層套管的下入深度取決于油井的完鉆深度和完井方法。一般要求固井水泥返至最上部油氣層頂部100～150米。其作用封隔油氣水層，建立一條供長期開采油氣的通道。

5.水泥返高：是指固井時，水泥漿沿套管與井壁之間和環(huán)形空間上返面到轉盤平面之間的距離。

目前常用的井身結構設計方法有自下而上和自上而下兩種設計方法，這兩種方法設計方法不相同，設計的井身結構也各不相同。

兩種設計方法都要依據(jù)該區(qū)塊的地層孔隙壓力剖面、地層坍塌壓力剖面和地層破裂壓力剖面，還要參考該地區(qū)的井身結構設計系數(shù)，以及鄰井的實鉆資料來合理的確定井身結構。為鉆井施工安全和順利鉆達目的層打下基礎。但不同的設計方法需要考慮的因素有所不同，對于的不同地層情況需要采用的設計方法也不一樣。

對下部地層的地質情況了解比較清楚的適合采用自下而上的設計方法，自下而上的設計方法根據(jù)裸眼井段安全鉆進滿足的壓力平衡、壓差卡鉆約束條件，自全井最大地層孔隙壓力處開始，自下而上逐次設計各層套管下入深度的井身結構設計方法；對于下部地層情況了解不準確的可以采用自上而下的設計方法，在設計中有調整的空間，有利于井身結構的動態(tài)設計，避免在實鉆中出現(xiàn)鉆井事故。自上而下的設計方法根據(jù)裸眼井段安全鉆進應滿足壓力平衡、壓差卡鉆約束條件，在已確定了表層套管下入深度的基礎下，從表層套管鞋處開始自上而下逐層設計各層套管下入深度的井身結構設計方法。對于己探明區(qū)塊的開發(fā)井或地質環(huán)境清楚的井，采用自下而上的設計方法。對于新探區(qū)的探井或下部地層地質環(huán)境不清楚的井，采用自上而下和自下而上相結合的方法。

但隨著科技的發(fā)展，鉆井工藝技術的提高，鉆井先進的裝備的應用，目前面對更多的深井和超深井，并且隨之出現(xiàn)的復雜情況也隨之發(fā)生，僅僅依靠自上而下和自下而上的井身結構設計方法不能滿足現(xiàn)場的需要，因此需要考慮井下的復雜情況如易跨塌層、易涌易漏層、鹽膏層等，需要在進行井身結構設計時考慮必封點，實現(xiàn)井身結構設計的科學化、合理化。

井身結構是影響油氣井鉆完井安全和油氣生產(chǎn)安全的重要因素，井身結構的合理性、安全性是鉆完井成敗的關鍵。

對于復雜井，在最后兩層之間增加一層備用套管。這規(guī)范的井身結構對于滿足地質、鉆井及采油等方面的要求起到了非常積極和重要的作用。

《復雜地層深井井身結構與套管強度優(yōu)化設計》主要針對地層信息存在不確定性的復雜地質環(huán)境下對油氣井工程設計中深井、超深井井身結構和套管柱強度問題進行了論述。主要內容包括：國內外深井、超深井井身結構對比，地層信息不確定條件下地層壓力剖面的構建方法，套管層次及下入深度確定方法，井身結構風險評價，套管鉆頭系列優(yōu)選，復雜井況條件下套管柱強度分析與計算，以及套管失效風險評價方法。

《復雜地層深井井身結構與套管強度優(yōu)化設計》適合從事鉆井工程設計與施工的技術人員參考，也可供石油工程相關專業(yè)師生與工程技術人員參考。

在堅硬巖石中鉆鑿大型礦山的主溜井井身直徑在5m以上，可以采用豎井基巖普通法據(jù)進。如中國蘭家火山鐵礦2號主溜井自1605m標高以下的井段，就是采用這種施工方法。中、小型集礦溜井或采區(qū)溜井，多采用與天井相同的掘進方法。當中型溜井直徑在3m以上時，多先開鑿斷面稍小的天井。然后用鑿巖爆破法自上向下刷大至所需的溜井斷面。溜井掘進中遇到軟弱破碎帶或涌水量大的地層時，應及時加固或進行堵水處理，以免增大事后處理的難度和影響溜井的使用壽命。在直溜井掘進過程中要保證溜并中心線不偏斜，井壁平直:斜溜井掘進中要保證底板坡度一致。中心線的水平投影不發(fā)生折曲，以減少溜井使用中的堵塞事故和減輕油放礦石對井壁的沖擊破壞作用。

20世紀60年代前中國礦山的主溜井井身主要是采用普通法掘進，少量用吊罐法掘進，后來逐漸采用爬罐法掘進和深孔分段爆破法掘進 。

第一章 國內外深井、超深井井身結構對比分析與評價

第一節(jié) 國外深井、超深井井身結構分析

第二節(jié) 國內深井、超深井井身結構分析

參考文獻

第二章 地層信息不確定條件下壓力剖面的構建

第一節(jié) 地層上覆巖層壓力的求取

第二節(jié) 含可信度的地層孔隙壓力剖面建立

第三節(jié) 含可信度的地層坍塌壓力和地層破裂壓力剖面建立

第四節(jié) 鉆井液密度安全可信度窗口的確定

參考文獻

第三章 套管層次及下入深度確定方法

第一節(jié) 套管層次和下深的自下而上設計方法及步驟

第二節(jié) 套管層次和下深的自上而下確定方法及步驟

第三節(jié) 壓力不確定條件下套管層次與下入深度設計方法

參考文獻

第四章 井身結構風險分析與定量評價

第一節(jié) 含可信度地層壓力模型的建立

第二節(jié) 含可信度的安全鉆井液密度窗口及概率分布的確定

第三節(jié) 鉆井工程風險的種類及評價方法

第四節(jié) 井身結構方案風險分析實例

參考文獻

第五章 套管鉆頭系列優(yōu)選研究及應用

第一節(jié) 套管—井眼間隙配合要求

第二節(jié) 套管與鉆頭尺寸的配合關系優(yōu)選

第三節(jié) TS1井井身結構的應用情況評價與優(yōu)化可行性分析

第四節(jié) 我國西部非常規(guī)井身結構設計方案推薦

參考文獻

第六章 復雜井況條件下套管柱強度分析與計算

第一節(jié) 深井、超深井套管損壞機理與強度設計考慮因素分析

第二節(jié) 均布載荷條件下套管強度計算方法

第三節(jié) 非均布載荷作用下套管強度的評價方法

第四節(jié) 內壁磨損套管剩余強度評價方法

第五節(jié) 管柱下人過程中安全可靠性分析

第六節(jié) 實例分析

參考文獻

第七章 基于隨機理論的套管失效風險評價方法

第一節(jié) 套管失效風險評價方法的建立

第二節(jié) 套管安全可靠性評價實例

參考文獻2100433B