井身结构设计与固井
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常规油、稠油、高凝油藏
六、地应力概念与确定： 岩层内部产生反抗变形、并作用
精选在PPT地壳单位面积上的力
2
第二章 井身结构设计与固井
主要内容: — 井身结构设计 — 套管柱设计 — 注水泥技术 — 套管损坏与防护
oil
精选PPT
zone
一开 表层套管
二开 中间套管
(技术套管)
三开 生产套管
(油层套管) 3
漏失压力剖面
• 6 个设计系数：
抽吸压力系数Ｓｂ：0.024~0.048 g/cm3
激动压力系数Ｓｇ：0.024~0.048 g/cm3
压裂安全系数Ｓｆ：0.03~0.06 g/cm3
井涌允量 Ｓｋ：0.05~0.08 g/cm3
压差允值 △P： △PN = 15~18 MPa
△P A = 21精~选2P3PT MPa
• 下深：由目的层位置及完井方式而定
精选PPT
7
第二章 井身结构设计与固井
一、套管的分类及作用
3、中间套管—Technical Casing • 表层和生产套管间因技术要求而下，
可以是一层、两层或更多层 • 主要用来封隔不同地层压力层系或易
漏、喷、塌、卡等复杂地层
4、尾管（衬管）—Liner
在已下入一层技术套管后采用，只对裸
精选PPT
5பைடு நூலகம்
第二章 井身结构设计与固井
第一节 井身结构设计
内容：套管层次； 每层套管下深； 套管和井眼尺寸配合。
一、套管的分类及作用 二、井身结构设计原则 三、井身结构设计基础数据 四、裸眼井段应满足力学平衡 五、井身结构设计方法（举例）
六、套管尺寸和井眼尺寸选择
精选PPT
6
第二章 井身结构设计与固井
压裂上层套管鞋处的薄弱地层 4. 当实际地层压力超过预测值而发生井涌时，在一定压
力范围内，具有压井处理溢流能力 5. 下套管顺利，井内钻井液液柱压力和地层压力间的压
差不至于压差卡套管
精选PPT
11
第二章 井身结构设计与固井
三、井身结构设计基础数据
• 4个剖面： 孔隙压力剖面
破裂压力剖面
坍塌压力剖面
一、套管的分类及作用
1、表层套管—Surface casing • 封隔地表浅水层及浅部疏松和复杂层 • 安装井口、悬挂及支撑后续各层套管 • 下深：根据目的层深度和地表状况而
定，一般为上百米甚至上千米
2、生产套管—Production casing
• 钻达目的层后下入的最后一层套管
• 用以保护生产层，提供油气生产通道
第二章 井身结构设计与固井
井身结构—油井基础，全井骨架
固井工程—套管柱设计和注水泥
不仅关系全井能否顺利钻进完井， 而且关系能否顺利生产和寿命。
2006年3月25日，重庆开县罗家2井， 套管破损，地下井漏， H2S喷出， 12000人紧急疏散，2口井报废。
精选PPT
4
第二章 井身结构设计与固井
70年代以来，我国油气田套管损坏现象十分严重。
f
Pf
0.00981Hp
精选PPT
当量钻井液密度 地层破 裂压力
地层孔 隙压力
井 深
14
1.基本压力概念
• 地层坍塌压力(Collapse Pressure)
–当井内液柱压力低于某一值时，地层出现坍塌 –物理化学耦合作用？
疏松
地层
水化
井塌
精选PPT
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1.基本压力概念
• 地层漏失压力(Leakage Pressure)
–当钻井液柱压力高于某一临界值时地层发生漏失， 可分为自然漏失和压裂漏失。
–与钻井液性能、地层孔隙类型等有关。
井 筒
精选PPT
溶洞
pp
基岩 16
课程回顾
完井概念：
完井是使井眼与油气储集层（产层、生产层） 连通的工序，是衔接钻井工程和采油工程而
又相对独立的工程，包括从钻开油气层开始，
到下生产套管、注水泥固井、射孔、下生产
管柱、排液，直至投产的系统工程。
完井工程内容:
钻开储集层（生产层）； 下套管、注水泥固井，射孔、生产管柱、完井测试、防砂排液； 确定完井井底结构，使井眼与产层连通； 安装井底和井口装置，投产措施等；
精选PPT
1
课程回顾
一、岩石分类：
形成原因：沉积岩、变质岩、岩浆岩
二、储层岩性特征： 主要碎屑岩和碳酸岩
少量岩浆岩和变质岩，甚至页岩
三、储层物性：
孔隙度、渗透率、孔隙结构、润湿性
四、储层流体：
油、气、水；稠油粘度大于50mps
五、油气藏分类： 孔隙、裂缝、裂缝孔隙、孔隙裂缝、洞隙
块状、层状、断块、透镜体油藏
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1.基本压力概念
• 钻井液静液柱压力 Ph
P h0.00ρ 9H 8(M 1a)P
d :钻井液密度,（g/cm3）；H:液柱垂直高度
，m
• 压力梯度/当量密度 e
–单位高度（或深度）增加的压力值
G hP H h0.00 98 M 1 a/P m
–有时直接用当量密度 e 表示
精选PPT
Ph
12-1/4″x 封白云岩 10-3/4″x100m+9-7/8″x封白云岩
8-1/2″*目的层 7″尾管*目的层
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第二章 井身结构设计与固井
精选PPT
10
第二章 井身结构设计与固井
二、井身结构设计原则
1. 有效保护油气层，避免储层污染伤害 2. 避免漏、喷、塌、卡等井下事故，安全、快速钻井 3. 钻下部地层采用重钻井液时产生的井内压力，不至于
眼井段下套管(注水泥)，而套管柱不
延伸至井口。减轻下套管时钻机的负
荷和固井后套管头的负荷；节省套管
和水泥；一般深井和超深井精选PPT
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第二章 井身结构设计与固井
例：克拉2气田井身结构实施方案
28″导管 26″x300m
18-5/8″x300m
精选PPT
16″x2600m 13-3/8″x2600m
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1.基本压力概念
• 地层压力(Formation Pressure) P p
–作用在岩石孔隙流体(油气水)上的压力，
也叫地层孔隙压力
–当量钻井液密度：
p
Pp 0.00981Hp
• 地层破裂压力(Fracture Pressure) P f
– 当地层压力达到某一值时会使地层破裂
– 当量钻井液密度：
1998年底大庆、吉林、中原、胜利、辽河等10多油田套损 井达14000多口，若按每口井较低成本150万元计，仅套损直 接损失210亿元，还不计油井损坏停产损失。
2005年，套损严重油田累计套损井数和占投产井数比例： 大庆：8976口，占16%以上； 吉林：2861口，占30%以上； 胜利：3000多口，占10%以上； 中原：占投产井数23.3%； 并且各油田套损井数有上升趋势。
六、地应力概念与确定： 岩层内部产生反抗变形、并作用
精选在PPT地壳单位面积上的力
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第二章 井身结构设计与固井
主要内容: — 井身结构设计 — 套管柱设计 — 注水泥技术 — 套管损坏与防护
oil
精选PPT
zone
一开 表层套管
二开 中间套管
(技术套管)
三开 生产套管
(油层套管) 3
漏失压力剖面
• 6 个设计系数：
抽吸压力系数Ｓｂ：0.024~0.048 g/cm3
激动压力系数Ｓｇ：0.024~0.048 g/cm3
压裂安全系数Ｓｆ：0.03~0.06 g/cm3
井涌允量 Ｓｋ：0.05~0.08 g/cm3
压差允值 △P： △PN = 15~18 MPa
△P A = 21精~选2P3PT MPa
• 下深：由目的层位置及完井方式而定
精选PPT
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第二章 井身结构设计与固井
一、套管的分类及作用
3、中间套管—Technical Casing • 表层和生产套管间因技术要求而下，
可以是一层、两层或更多层 • 主要用来封隔不同地层压力层系或易
漏、喷、塌、卡等复杂地层
4、尾管（衬管）—Liner
在已下入一层技术套管后采用，只对裸
精选PPT
5பைடு நூலகம்
第二章 井身结构设计与固井
第一节 井身结构设计
内容：套管层次； 每层套管下深； 套管和井眼尺寸配合。
一、套管的分类及作用 二、井身结构设计原则 三、井身结构设计基础数据 四、裸眼井段应满足力学平衡 五、井身结构设计方法（举例）
六、套管尺寸和井眼尺寸选择
精选PPT
6
第二章 井身结构设计与固井
压裂上层套管鞋处的薄弱地层 4. 当实际地层压力超过预测值而发生井涌时，在一定压
力范围内，具有压井处理溢流能力 5. 下套管顺利，井内钻井液液柱压力和地层压力间的压
差不至于压差卡套管
精选PPT
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第二章 井身结构设计与固井
三、井身结构设计基础数据
• 4个剖面： 孔隙压力剖面
破裂压力剖面
坍塌压力剖面
一、套管的分类及作用
1、表层套管—Surface casing • 封隔地表浅水层及浅部疏松和复杂层 • 安装井口、悬挂及支撑后续各层套管 • 下深：根据目的层深度和地表状况而
定，一般为上百米甚至上千米
2、生产套管—Production casing
• 钻达目的层后下入的最后一层套管
• 用以保护生产层，提供油气生产通道
第二章 井身结构设计与固井
井身结构—油井基础，全井骨架
固井工程—套管柱设计和注水泥
不仅关系全井能否顺利钻进完井， 而且关系能否顺利生产和寿命。
2006年3月25日，重庆开县罗家2井， 套管破损，地下井漏， H2S喷出， 12000人紧急疏散，2口井报废。
精选PPT
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第二章 井身结构设计与固井
70年代以来，我国油气田套管损坏现象十分严重。
f
Pf
0.00981Hp
精选PPT
当量钻井液密度 地层破 裂压力
地层孔 隙压力
井 深
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1.基本压力概念
• 地层坍塌压力(Collapse Pressure)
–当井内液柱压力低于某一值时，地层出现坍塌 –物理化学耦合作用？
疏松
地层
水化
井塌
精选PPT
15
1.基本压力概念
• 地层漏失压力(Leakage Pressure)
–当钻井液柱压力高于某一临界值时地层发生漏失， 可分为自然漏失和压裂漏失。
–与钻井液性能、地层孔隙类型等有关。
井 筒
精选PPT
溶洞
pp
基岩 16
课程回顾
完井概念：
完井是使井眼与油气储集层（产层、生产层） 连通的工序，是衔接钻井工程和采油工程而
又相对独立的工程，包括从钻开油气层开始，
到下生产套管、注水泥固井、射孔、下生产
管柱、排液，直至投产的系统工程。
完井工程内容:
钻开储集层（生产层）； 下套管、注水泥固井，射孔、生产管柱、完井测试、防砂排液； 确定完井井底结构，使井眼与产层连通； 安装井底和井口装置，投产措施等；
精选PPT
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课程回顾
一、岩石分类：
形成原因：沉积岩、变质岩、岩浆岩
二、储层岩性特征： 主要碎屑岩和碳酸岩
少量岩浆岩和变质岩，甚至页岩
三、储层物性：
孔隙度、渗透率、孔隙结构、润湿性
四、储层流体：
油、气、水；稠油粘度大于50mps
五、油气藏分类： 孔隙、裂缝、裂缝孔隙、孔隙裂缝、洞隙
块状、层状、断块、透镜体油藏
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1.基本压力概念
• 钻井液静液柱压力 Ph
P h0.00ρ 9H 8(M 1a)P
d :钻井液密度,（g/cm3）；H:液柱垂直高度
，m
• 压力梯度/当量密度 e
–单位高度（或深度）增加的压力值
G hP H h0.00 98 M 1 a/P m
–有时直接用当量密度 e 表示
精选PPT
Ph
12-1/4″x 封白云岩 10-3/4″x100m+9-7/8″x封白云岩
8-1/2″*目的层 7″尾管*目的层
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第二章 井身结构设计与固井
精选PPT
10
第二章 井身结构设计与固井
二、井身结构设计原则
1. 有效保护油气层，避免储层污染伤害 2. 避免漏、喷、塌、卡等井下事故，安全、快速钻井 3. 钻下部地层采用重钻井液时产生的井内压力，不至于
眼井段下套管(注水泥)，而套管柱不
延伸至井口。减轻下套管时钻机的负
荷和固井后套管头的负荷；节省套管
和水泥；一般深井和超深井精选PPT
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第二章 井身结构设计与固井
例：克拉2气田井身结构实施方案
28″导管 26″x300m
18-5/8″x300m
精选PPT
16″x2600m 13-3/8″x2600m
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1.基本压力概念
• 地层压力(Formation Pressure) P p
–作用在岩石孔隙流体(油气水)上的压力，
也叫地层孔隙压力
–当量钻井液密度：
p
Pp 0.00981Hp
• 地层破裂压力(Fracture Pressure) P f
– 当地层压力达到某一值时会使地层破裂
– 当量钻井液密度：
1998年底大庆、吉林、中原、胜利、辽河等10多油田套损 井达14000多口，若按每口井较低成本150万元计，仅套损直 接损失210亿元，还不计油井损坏停产损失。
2005年，套损严重油田累计套损井数和占投产井数比例： 大庆：8976口，占16%以上； 吉林：2861口，占30%以上； 胜利：3000多口，占10%以上； 中原：占投产井数23.3%； 并且各油田套损井数有上升趋势。