井身结构的定义
井身结构设计的内容
井身结构设计的内容
《井身结构设计的内容》
嘿，咱今天来聊聊井身结构设计。
你知道吗，井身结构设计就像是给一口井打造一个完美的“家”。
这可不是一件简单的事儿呢！就拿我之前看到过的一口井来说吧。
那是在一个大工地里，我好奇地凑过去看他们在干嘛。
原来他们正在设计那口井的结构。
他们先得考虑井的深度啊，这可不能随便乱来。
得根据实际需求，要够深才能达到想要的资源，但又不能太深了，不然成本太高啦，这中间的分寸得把握好。
就好像你做饭放盐一样，少了没味道，多了咸得慌。
然后呢，还要设计井筒的直径，这也有讲究的呀。
得让井里面能有足够的空间来运作，但又不能太大了，不然多浪费材料和成本呀。
我看着他们在那仔细地测量、计算，就像在给井量身定制一套衣服一样，要合适，要舒服。
还有啊，井壁的强度也很重要呢。
要是不结实，那可不行，说不定哪天就塌了。
那可就像盖房子，墙要是不牢固，那可危险啦。
他们得选用合适的材料，让井壁坚固无比，能够承受各种压力和考验。
最后还有一些细节呢，比如井口的设计，要方便使用，还要保证安全。
就像我们家里的门一样，得开关方便，还不能有隐患。
总之，井身结构设计这事儿真不简单，每一个环节都得精心考虑，从深度到直径，从强度到细节。
只有这样，才能打造出一口完美的井，让它好好地为我们服务。
我看着那口正在设计中的井，仿佛看到了它未来发挥大作用的样子，真的很神奇啊！这就是井身结构设计的内容，看似普通却蕴含着大大的智慧呢！。
XXX(北京)远程《石油工程概论》在线考试(主观题)答案
XXX(北京)远程《石油工程概论》在线考试(主观题)答案期末考试石油工程概论》研究中心___________姓名：_ ______学号：_______关于课程考试违规作弊的说明1、提交文件中涉嫌抄袭内容（包括抄袭网上、书籍、报刊杂志及其他已有论文），带有明显外校标记，不符合学院要求或学生本人情况，或存在查明出处的内容或其他可疑字样者，判为抄袭，成绩为“0”。
2、两人或两人以上答题内容或用语有50%以上相同者判为雷同，成绩为“0”。
3、所提交试卷或材料没有对老师题目进行作答或提交内容与该课程要求完全不相干者，认定为“白卷”或“错卷”，成绩为“0”。
一、综述题（共8小题，每小题15分，任选4小题，共60分）（综述题请根据知识点提示结合课件组织答案，每道题目不少于400字。
照抄知识点提示不得分。
）选做题号：1.阐述井身结构的主要内容，说出各内容所包括的具体知识，并画出基本的井深结构图。
常识点提醒：井深结构的首要内容包括套管的层次、各层套管下入深度、相应的钻头直径、套管外水泥返初等，请详细列出各内容所包含的具体内容，并画出简单的井深结构图。
答：井身结构是指由直径、深度和作用各不相同，且均注水泥封固环形空间而形成的轴心线重合的一组套管与水泥环的组合。
包括井中套管的层数及各种套管的直径、下入深度和管外的水泥返深，以及相应各井段钻进所用钻头直径。
井身结构是钻井施工设计的基础。
一）井身结构的组成及感化井身结构首要由导管、表层套管、技术套管、油层套管和各层套管外的水泥环等组成。
1.导管：井身结构中下入的第一层套管叫导管。
其作用是保持井口附近的地表层。
2.表层套管：井身结构中第二层套管叫表层套管，一般为几十至几百米。
下入后，用水泥浆固井返至地面。
其作用是封隔上部不稳定的松软地层和水层。
3.技术套管：表层套管与油层套管之间的套管叫技术套管。
是钻井中途遇到高压油气水层、漏失层和坍塌层等复杂地层时为钻至目的地层而下的套管，其层次由复杂层的多少而定。
第4节 井身结构与钻井工艺.ppt
• 一、井字的发明 • 二、井身结构 • 三、钻井工艺
一、井字的发明
古人傍水而居，河流两岸成为了人类的发源地。当人类需要摆脱江河湖 沼等天然水源的限制，向更广阔的生存空间发展时，水井就应运而生了。 甲骨文中的井字是由井的形状演变而来，井字表示井的主体及井壁的形
状，井字是一口井的俯视图。
• 探井试油气主要是了解地层的真实情况和生产
能力，为勘探的情况和生产能力做出评价。探
井试油气一般采用分层测试，从下到上，试完 一层封闭一层。如果试油气有生产价值，可保 持该油气井，进行临时弃井作业。
4、 完井
• 5.完井试油气
• 一般情况下，对于有自喷能力的油层，通过在井口更换3~4 个不同直径的油嘴进行测试，测试时油嘴直径的更换应该由 小到大。每一油嘴测试的时间为2~3天，直到油井的产量和 井底压力稳定为止。每个油嘴都要测得日产油量、日产气量 、日产水量、含砂量、井底压力。最后还要用一个小直径的 油嘴测试，以便进行深井取样。 • 待这些工作完了之后，还要将压力计下到油层部位关井，测 压力恢复及地层压力。关井时间一般需要3~5天，然后将压 力计取到地面上来，并从压力计中取出压力记录卡片。最后 ，将3~4个不同油嘴取得的各项资料和压力恢复资料，进行 整理分析，从而可以评价油井的产油能力，计算油层渗透率 以及其他油层参数等。
钻井工艺
钻 进 工 程
下表 层 套管 注水 泥 施工 二开施 工
一 开 钻 进
三开施 工
井身结 构
3、 固井 • 套管的种类
• 按使用目的不同分为：
• 表层套管固井起的是“泥浆通路 ，油气门户”的作用。
• 技术套管固井，它起的是“巩固
后方，安全探路”的作用。 • 油层套管起的是“严密封隔，油 气门户”的作用。
第二章井身结构设计
第二章 井身结构设计井身结构设计就是钻井工程得基础设计。
它得主要任务就是确定套管得下入层次、下入深度、水泥浆返深、水泥环厚度、生产套管尺寸及钻头尺寸。
基础设计得质量就是关系到油气井能否安全、优质、高速与经济钻达目得层及保护储层防止损害得重要措施。
由于地区及钻探目得层得不同,钻井工艺技术水平得高低,国内外各油田井身结构设计变化较大。
选择井身结构得客观依据就是地层岩性特征、地层压力、地层破裂压力。
主观条件就是钻头、钻井工艺技术水平等。
井身结构设计应满足以下主要原则:1.能有效地保护储集层;2.避免产生井漏、井塌、卡钻等井下复杂情况与事故。
为安全、优质、高速与经济钻井创造条件;3.当实际地层压力超过预测值发生溢流时,在一定范围内,具有处理溢流得能力。
本章着重阐明地下各种压力概念及评价方法,井身结构设计原理、方法、步骤及应用。
第一节 地层压力理论及预测方法地层压力理论与评价技术对天然气及石油勘探开发有着重要意义。
钻井工程设计、施工中,地层压力、破裂压力、井眼坍塌压力就是合理钻井密度设计;井身结构设计;平衡压力钻井;欠平衡压力钻井及油气井压力控制得基础。
一、几个基本概念1.静液柱压力静液柱压力就是由液柱自身重量产生得压力,其大小等于液体得密度乘以重力加速度与液柱垂直深度得乘积,即0.00981hP H (2-1)式中:P h ——静液柱压力,MPa;r ——液柱密度,g/cm 3; H ——液柱垂直高度,m 。
静液柱压力得大小取决于液柱垂直高度H 与液体密度r ,钻井工程中,井愈深,静液柱压力越大。
2.压力梯度指用单位高度(或深度)得液柱压力来表示液柱压力随高度(或深度)得变化。
ρ00981.0==HP G hh (2-2) 式中:G h ——液柱压力梯度,MPa/m; P h ——液柱压力,MPa; H ——液柱垂直高度,m 。
石油工程中压力梯度也常采用当量密度来表示,即HP h00981.0=ρ (2-3)式中:r ——当量密度梯度,g/cm 3; 3.有效密度钻井流体在流动或被激励过程中有效地作用在井内得总压力为有效液柱压力,其等效(或当量)密度定义为有效密度。
1-1 井深结构解析
②管外用水泥浆封固牢，水泥返高 必须超过油、气层顶部50~100m（或 100~150m）
油层套管结构示意图
1.5 尾管 liner
最大井斜角小于60°的定向井。
大斜度井： 最大井斜角在60-80°范围内的定向井。
水平井： 最大井斜角大于或等于86°，并保持这种井斜角钻完一定长度段
的井。 大位移井： 水平位移≥垂深×2的定向井或水平井。 丛式井： 在一个井场（海洋平台）上又计划地钻出两口或两口以上的定向
井组，其中可含一口直井。 多底井（分支井）： 一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。
②管外用水泥浆封固牢，水泥 上返至地面。
表层套管结构示意图
1.3 技术套管
intermediate casing
（1）定义：又叫中间套管，在表 层套管里面下入的一层套管。
（2）作用：保护和封隔油层上部 难以控制的复杂地层（处理钻进 过程中遇到的复杂情况）。
（3）技术要求：下入技术套管的 层次、深度以及水泥上返高度， 以能够封住复杂地层为基本原则。
2.井的分类：
（1）区域普查井
2.1 按钻井目的分
（2）探 井 （3）开发井
（4）特殊用途井
基准井 剖面井 参数井 构造井
预探井 详探井
生产井（油井、气井） 注入井（注水井、注气井）
检查井 观察井 调整井 救援井
（1）区域普查井：
基准井： 在区域普查阶段，为了了解地层的沉积特征和含油气情况、验证
硕 士：
中国石油大学（北京）
2井身结构设计_钻井与完井工程课件__西南石油
地层坍塌压力确定方法
造成井壁坍塌的原因主要是由于井内液柱压力太低，使得井壁 周围岩石所受应力超过岩石本身的强度而产生剪切破坏所造成 的，此时，对于脆性地层会产生坍塌掉块，井径扩大，对塑性 地层，则向井眼内产生塑性变形，造成缩径。
岩石的强度条件（强度准则）
根据库仑-莫尔的研究，岩石破坏 时剪切面上的剪应力必须克服岩石 的固有剪切强度值（称为粘聚力） ，加上作用于剪切面上的内摩擦阻 力。
地层破裂压力(fracture pressure)
在井中，当地层压力达到某一值时会使地层
破裂，这个压力称为地层破裂压力。
地层坍塌压力(Caving pressure)
当井内液柱压力低于某一值时，地层出现坍
塌，我们称这个压力为地层坍塌压力。 在有异常压力段、使岩石的液体释放造成井 塌。
St：地层的拉伸强度，MPa； μ：泊松比 Po:上覆岩层压力MPa; α ：有效应力系数 A、B：构造应力系数 Pp：地层孔隙压力，MPa
地层破裂压力确定方法
测试方法
P
Pf=Pstand_pipe+Pm
2019/4/4
地层破裂压力确定方法
液压试验（泄漏试验）
立 管 压 力 P
地层压力理论及预测方法
井底环空压力
1、不循环时：
P H a 0.00981
2、钻进时：
P b P h Pfa
3、起下钻时：
P b P h P g
Pg为起下钻波动压力
2019/4/4
地层压力理论及预测方法
异常地层压力
P
正常地层压力一般为盐 水液柱压力PW。不在正 常地层压力范围内的压 力称为异常地层压力。 异常低压
井身结构图绘制
劳保用品和佩带相关证件。 八、学员因事请假，一天之内向培训办请假；一天以上向组织人事科申请批准，在
培训办备案后，方能请假外出。 九、培训办负责建立健全学员成绩、纪律管理档案，并对其进行登记、通报。培训
班结业后，作业区视学员出勤、学习情况给予考核，与员工绩效工资挂钩。 十、学员成绩和违纪情况由培训办公室汇总后，交由组织人事科按《学员奖惩管理
望的地质构造上，为了探明地下情况，寻 找油、气田而钻的井。 4、评价井：在已探明的油、气区，为了扩 大、证实储量而钻的井。
一、井别分类
5、开发井：在油气田为了提高采收率而钻的油 气井。
6、资料井：为了ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ得编制油田开发方案所需要 的资料而钻的取心的井。
7、观察井：在油田开发过程中，专门用来观察 油田地下动态的井。
为了挽回油区储量损失改善断层遮挡地区注水开发效果等所钻的井二井身结构的组成及作用井身结构是指完钻井深和相应井段的钻头直径下入的套管层数直径和深度各层管外的水泥返高和人工井底等二井身结构的组成及作用1导管井身结构中靠近裸眼井壁的第一层套管
二楼大教室紧急逃生路线图
安全出口
紧急出口
大教室
注 意：
1、发现教室起火，立即启动应急救援预案。 2、教室内人员进行有序疏散，从安全出口逃生，如安全出口被火封闭，立即 从紧急出口逃生。 3、初期火灾,作业区应急救援小组立即切断气源和电源，用灭火器进行灭火。
311.2x104.6 215.9x2630.0
大一 大三 射孔数据 人工井底
244.5x102.4
地面
177.8x2627.8
150m
油 层数据 2518.0-2550.8m
完井及修井设备工
二、完井概述
5 完 井 的 过 程
钻开油气层 确定完井方式 安装井口及井底装置 试油
二、完井概述
6、完井方法优选 决定油气通过什么渠道（连通方式）流入井筒 的问题。 7、井筒尺寸大小（生产套管尺寸）合理设计 决定用多大的井筒来生产的问题。 显然，连通方式不一样、井筒大小不一样，成 本也不一样，产出效果和整体经济效益也不一 样。
高压地层（ 高压地层（油、气、水） 易坍塌地层
一、井身结构 导管
1、保护井口附近地表层； 表层套管 2、保证钻具正常钻进，及井眼垂直。 2～40m 1、加固地表松软地层、流砂层，保证 钻井工作顺利进行。 2、承担以后几层套管的部分重量。 技术套管 表层套管外的水泥必须返至地面。一 一 般300 ～400m 封固高压气、水层， ， 低压漏失层、易坍塌 生产套管 的层。防喷防漏。下 入深度根据复杂层位 置而定。 也称生产套管，其作用是 ， 保护井壁，形成油气通道， 隔绝油、气、水层，达到 分层开采、分层测试、分 层改造的目的。保证油井 的正常生产。
二、完井概述
4、海上油气田完井 是海上油气田开发中的一个重要环节，它是 衔接海上钻井、工程和采油采气工艺，而又 相对独立的系统工程。它涉及油藏、钻井、 海洋工程、采油采气等诸多专业，涵盖上述 各个专业的有关内容。作为油气井投产前的 最后一道工序，完井工作的优劣直接影响到 海上油气田开发的经济效益。
二、完井概述
2、完井的定义：完井，顾名思义，指的就是油气 井的完成(Well Completion)。科学地讲是根据 油气层的地质特性和开发开采的技术要求，在 井底建立油气层与油气井井筒之间的合理连通 渠道或连通方式。
二、完井概述
3、完井工程的定义: 完井的过程就是完井工程，包括完井前的 设计、完井方法、完井工艺和完井投产。 是衔接钻井工程和采油（气）工程而又相 对独立的一门技术工程。具体地讲，是从 钻开油（气）层开始，到完井方法优选、 完井作业、下生产管柱、排液，直至投产 的一项系统工程。 其中:完井方法不一样,具体的完井作业也 不一样，完井工艺也就千差万别。
井深结构设计
井身结构包括套管层次和下入深度以及井眼尺寸（钻头尺寸）与套管尺寸的配合。
井身结构设计是钻井工程设计的基础。
一、套管柱类型（1） 表层套管；（2） 中间套管（技术套管）（3） 生产套管（油层套管）（4） 尾管。
二、井眼中压力体系在裸眼井段中存在着地层孔隙压力、泥浆液柱压力、地层破裂压力。
三个压力体系必须同时满足于以下情况：p m f p p p ≥≥ （1－1） 式中 f p －地层的破裂压力，MPa ；m p －钻井液的液柱压力，MPa ；p p －地层孔隙压力，MPa 。
即泥浆液柱压力应稍大于孔隙压力以防止井涌，但必须小于破裂压力以防止压裂地层发生井漏。
由于在非密闭的洗井液压力体系中（即不关封井器憋回压时），压力随井深是呈线性变化的，所以使用压力梯度概念是较方便的。
式（1－1）可写成：p m t G G G ≥≥ （1－2）式中 t G －破裂压力梯度，MPa/m ；m G －液柱压力梯度，MPa/m ；p G －孔隙压力梯度，MPa/m 。
一、井身结设计所需基础资料（一） 地质资料（1） 岩性剖面及事故提示（2） 地层压力数据（3） 地层破裂压力数据（二） 工程资料（1） 抽吸压力与激动压允许值（g b S S 与）各油田应根据各自的情况来确定。
（2） 地层压裂安全增值（f S ）。
该值是为了避免将上层套管鞋处地层压裂的安全增值，它与预测破裂压力值的精度有关，可以根据该地区的统计数据来确定。
以等效密度表示g/cm 3。
美国现场将f S 取值为0.024，中原油田取值为0.03。
（3） 井涌条件允许值（k S ）。
此值是衡量井涌的大小，用泥浆等效密度差表示（用于压井计算，另一种计量方法是以进入井眼的流体的总体积来表示，多用于报警）。
美国现场取值为0.06。
该值可由各油田根据出现井涌的数据统计和分析后得出。
中源油田将k S 值定为0.06~0.14。
（4） 压差允值（a N P P ∆∆与）。
裸眼中，泥浆液柱压力与地层孔隙压力的差值过大，除使机械钻速降低外，而且也是造成压差钻的直接原因，这会使下套管过程中，发生卡套管事故，使已钻成的井眼无法进行地固井和完井工作。
第二章第四节 井身结构设计1
井底压力随作业不同而变化： (1)静止状态，井底压力＝环形空间静液压力； (2)正常循环时，井底压力＝环形空间静液压力+环形空间压力损失； (3)用旋转防喷器循环钻井液时，井底压力＝环形空间静液压力+环形空间压力损
失+旋转防喷器的回压，
(4)循环出气涌时，井底压力＝环形空间静液压力十环形空间压力损失+节流器压 力； (5)起钻时，井底压力＝环空静液压力+抽吸压力； (6)下钻时，井底压力＝环空静液压力+激动压力； (7)空井时，井底压力＝环空静液压力； (8)关井时，井底压力＝环空静液压力+井口回压+气侵附加压力
mE max
H p max Hn
SK
溢流关井
Pd Pa Pd pd Pa pa
Pd+Php=Pp Pa+Pha=Pp
Pp
php
pha
pp
钻遇井涌时压力分析
正常钻井时
m p Sw
钻至Hx遇到井涌关井，套管压力pa，设井涌系数 Sk
pa 0.00981 Sk H x pa Sk 0.00981 Hx
Δ PN(Δ Pa)
Gf Gp
当量泥浆密度
井身结构设计
1、正常作业时（起下钻、钻进）： 起钻： 最大钻井液密度：某一层套管的钻进井段中所用的最大钻井液密 度应不小于和该井段中的最大地层压力梯度当量密度与最大抽吸 压力梯度当量密度之和。
max P max Sw
ρmax:某层套管的钻进井段中所使用的最大钻井液密度，g/cm3； ρpmax该井段的最大地层压力梯度， g/cm3； Sw:考虑到上提钻柱时抽吸作用使井底压力降低，为了平衡地层压力 所加的附加钻井液密度， g/cm3。Sw=0.024-0.048 g/cm3 .
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井身结构的定义
什么是井身结构？
井身结构是钻井工程中的一个重要概念，它是指从地面到井底的整个井筒的建造和组成部分。
井身结构主要包括井壁、井眼、套管等构件。
井身结构在钻井过程中起着关键的作用。
它不仅要保证钻井工作的顺利进行，还要确保井筒的稳定和完整性。
井身结构的设计和施工是钻井工程中的重要环节，直接关系到井的安全和效益。
井壁
井壁是井身结构的一部分，它是在地面上打井时用来固定井筒的部分。
井壁可以通过钻井液、固井材料等方式来增强井筒的稳定性。
井壁的设计需要考虑到不同地质条件和井筒的直径以及井深等因素。
井壁的主要作用有以下几个方面： - 确保井筒的稳定性，防止井筒塌陷。
- 控制井筒中的钻井液流动，维持井筒的良好环境。
- 提供支撑和保护井筒，防止井筒破坏。
井眼
井眼是井筒内径的一部分，也是井身结构的组成部分。
井眼的大小和形状直接影响井筒中钻具的通行。
井眼一般是通过钻头在地下进行钻探过程中形成的。
井眼的大小对钻井工程的效率和安全性有着重要的影响。
如果井眼太小，可能会导致钻具卡住或者无法正常工作；如果井眼太大，可能会导致井壁不稳定，井筒塌陷的风险增加。
为了保持井眼的稳定和形状的标准，钻井中通常会使用套管进行衬砌。
套管可以提供强度和支撑，保持井眼的形状和稳定性。
套管
套管是井身结构中的重要组成部分。
它是通过在井筒中嵌入的一系列管道来加固和保护井眼的。
套管可以固定井眼的形状，并防止井筒失稳和塌陷。
套管一般由一系列管道组成，依次从地面到井底嵌入井筒中。
每根管道都与上下两段管道相连接，形成一个完整的井眼保护体系。
套管的选择和设计要考虑到井深、地质条件、井眼直径等因素。
设计合理的套管可以提供井眼的稳定性和完整性，防止井筒塌陷和泥浆漏失等问题。
井身结构的建造过程
井身结构的建造是钻井工程的重要部分，它需要经历以下几个主要步骤：
1.打井：首先，需要在地面上选择合适的位置，使用钻机进行钻井作业。
通过
钻具和钻头的旋转、冲击等作用，逐渐形成井筒。
2.井壁加固：随着井筒的加深，需要在井壁上施加一定的固井材料，通过水泥
浆等物质来增强井筒的稳定性。
3.套管衬砌：在钻井过程中，会不断地进行井壁加固和套管的衬砌工作。
套管
一般会从地面开始逐段嵌入井筒中，形成完整的垂直管道体系。
4.固井：完成套管衬砌后，需要进行固井作业，将水泥浆注入套管和井壁之间
的空隙，以增强套管的支撑能力和井筒的稳定性。
5.完井：完成井身结构的建造后，需要进行一些收尾工作，如安装井口设备、
封堵井口和准备进行下一步的作业。
总结
井身结构是钻井工程中的重要概念，它由井壁、井眼和套管等构件组成。
井身结构的设计和施工对井的安全和效益有着直接的影响。
在钻井工程中，井身结构需要确保井筒的稳定性、形状的标准和井筒的完整性。
井壁、井眼和套管等构件起着重要的作用，通过钻井液、固井材料和水泥浆等方式来加强井筒的稳定性和完整性。
井身结构的建造过程包括打井、井壁加固、套管衬砌、固井和完井等步骤。
每个步骤都需要进行合理的设计和施工，以确保井筒的安全和效益。
综上所述，井身结构是钻井工程的重要组成部分，它的设计和施工需要全面考虑诸多因素，以保证井筒的稳定性和完整性。
只有在井身结构各个环节都得到精心处理和把控的情况下，才能确保钻井工程的成功实施。