塔里木非常规井身结构及套管程序设计可行性分析.pdf

塔里木油田非常规井身布局及套管程序塔里木油田非常规井身布局及套管程序二二 〇〇 〇〇 六六 年年 十十 月月1. 1. 塔里木现行井身布局及其缺陷塔里木现行井身布局及其缺陷1.1.1.1. 塔里木现行井身布局塔里木现行井身布局塔里木油田目前主要采用的井眼套管程序为：20"×13 3/8"×9 5/8"×7"×5"这套井身布局在塔里木油田应用 17 年，能够满足台盆区的钻井出产需要这套布局具有套管规格尺度、供货渠道畅达、东西及井口配备成熟、使用便利等长处1.2.1.2. 塔里木现行井身布局存在的缺陷塔里木现行井身布局存在的缺陷总体来说，塔里木现行井身布局存在以下一些缺陷：(1)不利于应对复杂地层深井、 超深井地质变化引发的复杂钻井工程问题；(1)8 1/2"〔井眼〕×7"〔套管〕 、6"〔5 7/8"〕 〔井眼〕×5"〔套管〕环空间隙窄，固井质量差；(1)套管强度偏低1.2.1.1.2.1. 两层、三层井身布局存在的缺陷两层、三层井身布局存在的缺陷目前哈得地域遍及采用两层井身布局，这里以任选的哈得19 井为例，图 1.1 给出了该井的井身布局设计图三层井身布局主要在塔中地域采用，这里以任选的塔中82 井为例，图1.2 给出了该井的井身布局设计图。

图 1.1 哈得 19 井设计井身布局图 1.2 塔中 82 井井身布局设计图上面给出的这种两层和三层的井身布局存在的一个突出问题是： 8 1/2"裸眼井段长，一般 4000 米摆布，最长达 5200 米，经常发生电测、阻卡、下套管井漏、开泵不通、开泵不返、固井质量差等问题，2004 年到此刻此类变乱复杂 25 起，损掉时间 166 天，具体统计情况见表表表 1.1 20041.1 2004 年到此刻塔里木探井φ年到此刻塔里木探井φ8 1/2"8 1/2"井眼钻井复杂问题统计井眼钻井复杂问题统计序号123456789完钻井深裸眼段(m)长度(m)631057785891损掉时间〔h〕46井号轮南 63轮古 39轮古 802轮南 621塔中 71塔中 122塔中 621轮古 381哈德 117复杂〔变乱〕类型卡钻２次卡钻、钻具落井钻具落井打捞卡钻下 7"套管遇阻，开泵不通电测卡电缆下 7"套管井漏掉返电测卡电缆电测卡东西-顿钻-侧钻备注1665．535417495414810970113129427 天 13小时24 天10塔中 70C11轮古 3712轮南 62113轮古 3714轮南 63115轮古 391原井开窗钻具断打捞3两次钻具落井打捞传输电测仪器信号中断卡钻测井仪器帽落井电缆磨损电测仪器卡，穿心打捞持续两次穿心打捞固井施工井口不返浆卡钻致使侧钻下套管半途井口不返浆固井井口不返浆套管下到底开泵，井口返浆量由大变小，逐渐不返，一级固井不16轮南 301549617轮古7井返浆，二级固井返浆18塔中 7719塔中 7420塔中 7221塔中 62322塔中 26123哈得 11824哈得 1846804918435052003880下套管半途井口返浆，固井施工井口不返浆下套管与固井过程间断漏掉套管下到位，不克不及成立循环，一、二级固井井口不返浆套管下到位，不克不及成立循环，一、二级固井井口不返浆两次卡电测仪器，穿心打捞两次卡电测仪器，穿心打捞卡钻回填侧钻套管下到底，无法成立循环，一、二级固井井口不反浆电测仪器部件落井套管下到位，无法成立循环，一级固井井口不返浆，二级固井井口返43，6264，42未打捞25哈得 18C55381.2.2.1.2.2. 四层井身布局存在的缺陷四层井身布局存在的缺陷目前采用的 4 层套管程序为：13 3/8"×9 5/8"×7"×5"英买力地域的井遍及采用这种井身布局。

这里以任选的英买36井为例，图 1.3 给出了该井的井身布局设计图图 1.3 英买 36 井井身布局设计图这种井身布局存在的问题是：9 7/8"套管封盐层，强度不敷，假设采用10 3/4"套管环空间隙小，下套管风险大1.2.3.1.2.3. 五层井身布局存在的缺陷五层井身布局存在的缺陷目前采用的 5 层套管程序为：20"×13 3/8"×9 5/8"×7"×5"这种井身布局遍及用于山前预探井和评价井，如却勒6 井、博孜1 井，这里给出却勒 6 井的井身布局设计图，见图 1.4图 1.4却勒 6 井井身布局设计图这种井身布局存在的问题是：〔1〕 、由于地层岩性、层位、深度及压力预测不准，难以封隔多套复杂地层，造成在同一裸眼段应对多种复杂情况，钻井变乱复杂时效高，甚至不克不及钻达地质目的层；〔2〕 、5 7/8"井眼钻井窄压力窗口，油气水层环空压耗大，井底压力平衡极难控制，溢漏严重；〔3〕 、环空间隙小，固井质量差1.2.4.1.2.4. 六层井身布局存在的缺陷六层井身布局存在的缺陷目前采用的 6 层套管程序为：20"×13 3/8"×9 5/8"×8 1/8"×6 1/4"×4 1/2"这里给出六层套管设计的羊塔克 502 井的套管程序设计图，见图 1.5。

这种井身布局存在的问题是〔1〕 、9 5/8"套管内下 8 1/8"套管环空间隙太小，致使下套管速度慢，同时井底作用的回压大，极易压漏地层；〔2〕 、8 1/2"井眼需长段扩眼至 9 1/2"，才能下 8 1/8"套管，扩眼难度大，时间长；〔3〕 、环空间隙小，无法加工吊挂器，而且回接筒壁薄易变形图 1.5 羊塔克 502 井井身布局设计图2. 2. 塔里木新型井身布局及套管程序设计塔里木新型井身布局及套管程序设计主要针对解决塔里木现有井身布局存在的缺陷，结合塔里木油地步质情况特点，提出了新的井身布局系列2.1.2.1. 两层套管两层套管新的两层套管布局为：井眼：12 1/4"×8 1/2"套管：9 5/8"×5 1/2"详细设计数据见表2.2.2.2. 三层套管三层套管新的三层套管布局为：井眼：13 1/8"×9 1/2"×6 1/2"套管：10 3/4"×7 5/8" × 5"详细设计数据见表 2.22.3.2.3. 四层套管四层套管新的四层套管布局为：井眼：17 1/2"×13 1/8"×9 1/2"×6 1/2"套管：14 3/8"×10 3/4"×7 5/8" × 5"详细设计数据见表 2.3。

2.4.2.4. 五层套管五层套管新的五层套管布局为：井眼：26"×17 1/2"×13 1/8"×9 1/2"×6 1/2"套管：20"×14 3/8"×10 3/4"〔11 1/8"〕 ×7 3/4" × 5"详细设计数据见表 2.42.5.2.5. 山前深井、超深井探井井身布局山前深井、超深井探井井身布局新的山前深井、超深井探井套管布局为：井眼：26"×17 1/2"×13 1/8"×9 1/2" × 6 5/8"-7 1/2" × 5"-5 1/2"套管：20"×14 3/8" × 10 3/4"(11 1/8")× 8 "×6 1/4"×4 1/2"详细设计数据见表 2.5表表 2.12.1 两层井身布局及套管程序方案两层井身布局及套管程序方案本层预计最大深度〔m〕接箍套管井内径通径外径眼间隙抗挤〔mm〕〔mm〕〔mm〕〔mm〕(MPa)76.5套管强度套管连接线重备注内压屈服扣型强度(kg/m〕(MPa)〔KN〕〔KN〕66432852*API6674偏梯API2968偏梯接头套管层次井眼〔mm〕套管规格〔mm〕钢级ksi第一层第二层3〔12 1/4"〕〔8 1/2"〕12005900×〔9 5/8"〕×〔5 1/2"〕110110* 对于表中所给 5 1/2"套管，不考虑钻井液浮力时，按照下深5900 米计算，套管的抗拉平安系数为。

表表 2.22.2 三层井身布局及套管程序方案三层井身布局及套管程序方案本层预计最大深度〔m〕接箍套管井内径通径外径眼间隙抗挤〔mm〕〔mm〕〔mm〕〔mm〕(MPa)套管强度套管连接线重备注内压屈服扣型强度(kg/m〕(MPa)〔KN〕〔KN〕8551API8507偏梯API4863偏梯API2202长圆接头套管层次井眼〔mm〕套管规格〔mm〕钢级ksi第一层3〔13 1/8"〕〔9 1/2"〕〔6 ½"〕1200×〔10 3/4"〕×〔7 5/8"〕×〔5"〕110第二层59001104756第三层65001102581尾管* 对于表中所给 7 5/8"套管，不考虑钻井液浮力时，按照下深5900 米计算，套管的抗拉平安系数为表表 2.32.3 四层井身布局及套管程序方案四层井身布局及套管程序方案本层预计最大深度〔m〕接箍套管井钢级内径通径外径眼间隙抗挤ksi〔mm〕〔mm〕〔mm〕〔mm〕(MPa)套管强度套管连接线重备注内压屈服扣型强度(kg/m〕(MPa)〔KN〕〔KN〕11610API11610偏梯API8507偏梯API4863偏梯API2202长圆接头套管层次井眼〔mm〕套管规格〔mm〕第一层〔17 1/2"〕3〔13 1/8"〕〔9 1/2"〕〔6 ½"〕800365.13×〔14 3/8"〕×〔10 3/4"〕×〔7 5/8"〕×〔5"〕110第二层49001108551第三层66001104756尾管第四层69001102581尾管*对于表中所给 10 3/4"套管，不考虑钻井液浮力时，按照下深5000 米计算，套管的抗拉平安系数为。

表中浅绿色底纹对应的套管为非标套管，其强度均按照API 公式计算表表 2.42.4 五层井身布局及套管程序方案五层井身布局及套管程序方案本层预计井眼最大深度〔mm〕〔m〕〔26"〕〔17 1/2"〕套管强度接头接箍套管井套管钢级内径通径连接线重备注外径眼间隙抗挤内压屈服ksi〔mm〕〔mm〕〔mm〕〔mm〕(MPa)(MPa)〔KN〕扣型强度(kg/m〕〔KN〕5577095API偏梯7488套管层次套管规格〔mm〕第一层300508×〔20"〕365.13×〔14 3/8"〕第二层350011011610API11610偏梯第3三〔13 1/8"〕层封盐不封盐×*〔10 3/4"〕550014011443API11384偏梯API偏梯API偏梯API长圆282.58×〔11 1/8"〕〔下段800m〕140+特殊间隙**××〔7 3/4"〕×〔5"〕14014917第四层〔盐〕第五层〔9 1/2"〕〔6 1/2"〕6300105***7500尾管700011025812202尾管*对于表中所给 10 3/4"套管，不考虑钻井液浮力时， 按照下深 5500 米计算，套管的抗拉平安系数为。

如何按照 10 3/4"套管与 11 1/8"〔下段 800 米〕复合管柱计算，则 10 3/4"套管的抗拉平安系数为2.23这里之所以采用复合套管柱，是因为11 1/8"套管的重量太大，纯真采用此套管时套管柱重量太大 此值为 API 公式计算值，假设按照高抗挤套管考虑，其挤毁强度可高于此值表表 2.52.5 山前深井、超深井探井井身布局及套管程序方案山前深井、超深井探井井身布局及套管程序方案套管层次井眼〔mm〕本层预计最大深度〔m〕套管规格〔mm〕套管强度接头接箍套管井套管钢级内径通径连接线重备注外径眼间隙抗挤内压屈服ksi〔mm〕〔mm〕〔mm〕〔mm〕(MPa)(MPa)〔KN〕扣型强度(kg/m〕〔KN〕557095API偏梯7488第一层〔26"〕〔17 1/2"〕300508×〔20"〕365.13×〔14 3/8"〕27×〔10 3/4"〕第二层不封盐350011011610API11610偏梯API11384偏梯API偏梯14011443第三层封盐第四层〔盐〕第五层第六层3〔13 1/8"〕5000282.58×〔11 1/8"〕 〔下段800m〕+××15.45〔8"〕×13〔6 1/4"〕×〔4 1/2 "〕140特殊间隙208〔镦粗〕14917〔9 1/2"〕〔6 5/8＂+71/2＂〕〔5＂+5 1/2＂〕6300140特殊尾管6500140无接箍138141直连尾管7000110无接箍131127直连尾管3.3. 新型井身布局及套管程序方案与现行布局的比照新型井身布局及套管程序方案与现行布局的比照图 3.1 到图 3.3 给出了新型井身布局与现行布局的比照。

图 3.13 层新型井身布局与现行布局的比照现行布局现行布局新型布局新型布局14 3/8"17 1/2"10 3/4"13 1/8"7 5/8"9 1/2"5"6 1/2"图 3.24 层新型井身布局与现行布局的比照现行布局现行布局新型布局新型布局20"26"14 3/8"17 1/2"10 3/4"(11 1/8")13 1/8"8"9 1/2"5"6 1/2"图 3.35 层新型井身布局与现行布局的比照4. 4. 设计总结设计总结本次设计的非常用新型井身布局及套管程序与原方案比拟，具有以下特点：（1） 套管尺寸与钻头尺寸做到了经济配合；（2） 增加了井眼与套管的环空间隙，提高了下套管可靠性和固井作业效率；（3） 对原先六层井身布局中使用 8 1/8套管的井段防止了扩眼作业，提高了钻井效率；（4） 将原先的无接箍 8 1/8套管改造成了 8镦粗接头套管，提高了下套管作业效率5） 总体来说，使钻井本钱有所下降。