鉆井條件下井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

宋楊

摘要：井身優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)鉆井工作至關(guān)重要，并在井下施工出現(xiàn)問題時(shí)，可能發(fā)生各類危險(xiǎn)事故.由于該技術(shù)主要應(yīng)用于地質(zhì)條件較復(fù)雜的地區(qū)，井身設(shè)計(jì)難度較大。在優(yōu)化該類鉆井技術(shù)下的井身結(jié)構(gòu)時(shí)，必須嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)步驟，保證設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：鉆井工程、井身結(jié)構(gòu)、優(yōu)化設(shè)計(jì)

前言：

井身設(shè)計(jì)是鉆井工作設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，它不僅關(guān)系到鉆井的安全和成功，同時(shí)也提高了鉆井的經(jīng)濟(jì)效益。合理設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)，盡可能避免泄漏、噴射、坍塌，隨著對(duì)鉆井客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)的加深，鉆井設(shè)備的改進(jìn)，鉆井技術(shù)的發(fā)展和以前測(cè)試過的井身結(jié)構(gòu)的提高不能適應(yīng)鉆井的實(shí)際條件和要求，優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)需要改進(jìn)和改進(jìn)

1.影響井身結(jié)構(gòu)的因素

1.1地層壓力

地層壓力包括地層孔隙率壓力，地層孔隙層的壓力-巖漆中液體的壓力，地層斷裂壓力-在周應(yīng)力大于巖體抗拉強(qiáng)度的情況下，由井壁進(jìn)行的臨界井液柱壓力，在鉆井過程中，地層壓力是確定窗密度和井身結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，安全性取決于什么，因此，準(zhǔn)確確定地層壓力和編制地層壓力剖面是合理設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)的前提井。

1.2工程系數(shù)

現(xiàn)代井身設(shè)計(jì)方法是基于井與地層之間的壓力平衡，因此，準(zhǔn)確確定井身設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)系數(shù)直接影響井身的合理設(shè)計(jì).井身結(jié)構(gòu)系數(shù)包括吸入壓力和波動(dòng)壓力系數(shù)、儲(chǔ)層斷裂壓力系數(shù)、井流量系數(shù)，由于上述工程系數(shù)隨井深而變化，在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)運(yùn)用工程系的意義，在鉆井過程中套管在井中形成振蕩壓力，管柱分散產(chǎn)生波浪，吸入壓力由柱向上上升，因此在設(shè)計(jì)井身時(shí)必須考慮到這種壓力波動(dòng)，由套管升降引起的吸入壓力系數(shù)和波動(dòng)壓力系數(shù)受套管下降速度等因素的調(diào)節(jié)，鉆井液粘度、鉆井液剪切、環(huán)形間隙、鉆井液密度和環(huán)形節(jié)流（如在其他條件相同的情況下，振動(dòng)壓力隨井深的增加而增大，隨環(huán)空間間隙的增加而減小，并且隨著導(dǎo)向井偏心度的增加而減小。因此，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體工作條件和體積大來確定這些系數(shù)這是由于預(yù)測(cè)地層破裂壓力的誤差，這在很大程度上取決于斷裂壓力預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)地層破裂壓力預(yù)測(cè)或試驗(yàn)結(jié)果確定某工程系的數(shù)值.這一比率表明最大入井巖體的壓力系數(shù)大于所用鉆井液的最大允許密度值，這取決于地層壓力預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，也取決于站的控制能力（例如，在裸井鉆井時(shí)，當(dāng)鉆井液柱壓力與地層孔隙空間壓力相差過大時(shí)，這不僅降低了機(jī)械鉆井的速度，但也導(dǎo)致了差動(dòng)鉆井和柱流的緊急情況，由于各塊地層條件、鉆井液性能的不同，鉆井工具設(shè)計(jì)、鉆井技術(shù)措施等。

2.井身設(shè)計(jì)方法

井身結(jié)構(gòu)的本質(zhì)是確定套管水平和下潛深度。在傳統(tǒng)的井身設(shè)計(jì)方法中，主要保證，在鉆井過程和井噴過程中不會(huì)發(fā)生地層斷裂，以及保證套管鉆探下鉆時(shí)不發(fā)生壓差鉆探事故，主要有自下而上和從上到下確定套管各層的分層下潛深度。從下到上梯子的井身結(jié)構(gòu)允許確定下潛深度從下到上的每層套管，同時(shí)確保套管下潛深度最小，成本最低，套管的合理性取決于對(duì)下層厚度特性的了解是否準(zhǔn)確，而從上到下管的井身設(shè)計(jì)方式則由套管深度決定基于上述水平面數(shù)據(jù)，且不受下層影響，便于井身動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，各柱輸入深度最深。在這種情況下，套管的余量足以進(jìn)行后續(xù)鉆探，以確保順利向目標(biāo)級(jí)推進(jìn)。對(duì)于高壓深井（特別是深井），在同一地層上有許多壓力系統(tǒng)，上述油井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在一定的缺陷，由于設(shè)計(jì)過程中只考慮了地層壓力剖面，許多復(fù)雜的鉆孔無法反映在地層壓力剖面上，例如容易流動(dòng)的地層，鹽層等要想施工成功，必須及時(shí)關(guān)閉上述復(fù)雜設(shè)施，在采取上述措施時(shí)，首先要確定所需點(diǎn)的位置，這對(duì)井身的設(shè)計(jì)非常重要。包括物體要封存，地質(zhì)復(fù)雜度要封存，物體要根據(jù)壓力剖面封存，以確定深度套管，且地質(zhì)復(fù)雜度要封存，包括易破壞地層、地層地層、地層地層地層、裂縫巖溶，斷裂帶地層等，因此在設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體地層先確定強(qiáng)制點(diǎn)的位置，然后，結(jié)合傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，技術(shù)套管的尺寸和深度，以及表層柱和水平面，以確定井身的具體結(jié)構(gòu)。

井眼結(jié)構(gòu)優(yōu)化原理

（1）滿足鉆井作業(yè)要求，有利于安全、快捷、低成本鉆井。

（2）套管尺寸應(yīng)滿足操作要求、性能改進(jìn)措施和地下作業(yè)。

（）盡可能使用套管和鉆頭的標(biāo)準(zhǔn)API系列。

（4）在選擇表面柱時(shí)，應(yīng)考慮井口常規(guī)防噴裝置的規(guī)格。

（5）在符合下柱及灌注水泥的規(guī)定下，使用較小的柱/孔隙大小減小套管和井的尺寸（最小間距≥9.5mm）。

（6）盡量利用8 3/8’-9 1/2’延長(zhǎng)鉆探段的長(zhǎng)度。

（7）應(yīng)保留勘探地質(zhì)條件的套管開發(fā)方案

如有必要，可增加一層套管。

（8）有利于提高鉆井速度，降低鉆井成本。

3.關(guān)于井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

對(duì)于壓力控制鉆井條件下的井身設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)過程可分為七個(gè)階段：根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)情況對(duì)套管分散深度進(jìn)行了精確計(jì)算;根據(jù)套管位置巖體破碎的地質(zhì)壓力計(jì)算套管深度，確定掘進(jìn)時(shí)的泥漿密度鉆井;+通過計(jì)算泥漿密度確定鉆井液的最小密度值及其初始值;-根據(jù)套管的額定下降深度確定下降深度，根據(jù)初始值確定螺距并確定深度，計(jì)算泥漿的螺距和密度;切特確定提高鉆井液密度的步驟，逐步提升鉆井液，重復(fù)第四步，連續(xù)計(jì)算到鉆井液密度的最大值;將每個(gè)套管的計(jì)算深度與套管的最大深度進(jìn)行比較，確定為套管的最終下降深度，且其深度與鉆井液密度一致，具有有限的泥漿密度;巴西重申確定下一層至目標(biāo)層套管深度的第二至第六階段。

結(jié)論：

優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)對(duì)鉆井作業(yè)至關(guān)重要，并在井身結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題時(shí)，可能發(fā)生各類危險(xiǎn)事故.壓力鉆井由于這項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用于地質(zhì)條件較復(fù)雜的地區(qū)，井眼設(shè)計(jì)難度較大。在優(yōu)化該類鉆井機(jī)械的井身結(jié)構(gòu)時(shí)，必須嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)階段，保證設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]巨翔，呂永鵬，程漢列.井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化及必封點(diǎn)確定方法[J].遼寧化工.2016（12）.1540-1542

[2]楊哲，李曉平，萬夫磊.四川長(zhǎng)寧頁巖氣井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化探討[J].鉆采工藝.2021（03）.20-23

[3]何鑫.大斜度定向井鉆井優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量.2020（09）.226-227

[4]崔月明，史海民，張清.吉林油田致密油水平井優(yōu)快鉆井完井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù).2021（02）.9-13