塔里木非常规井身结构及套管程序设计方案与可行性分析

塔里木非常规井身结构及套管程序设计方案与

可行性分析

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塔里木油田非常规井身结构及套管程序

二〇〇六年十月

1.塔里木现行井身结构及其缺陷

1.1.塔里木现行井身结构

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"

这套井身结构在塔里木油田应用17年，能够满足台盆区的钻井生产需要。这套结构具有套管规格标准、供货渠道通畅、工具及井口配备成熟、使用方便等优点。

1.2.塔里木现行井身结构存在的缺陷

总体来说，塔里木现行井身结构存在以下一些缺陷：

(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。

1.2.1.两层、三层井身结构存在的缺陷

目前哈得地区普遍采用两层井身结构，这里以任选的哈得19井为例，图给出了该井的井身结构设计图。

三层井身结构主要在塔中地区采用，这里以任选的塔中82井为例，图给出了该井的井身结构设计图。

图哈得19井设计井身结构

图塔中82井井身结构设计图

上面给出的这种两层和三层的井身结构存在的一个突出问题是：8 1/2"裸眼井段长，一般4000米左右，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年到现在此类事故复杂25起，损失时间166天，具体统计情况见表。

表 2004年到现在塔里木探井φ8 1/2"井眼钻井复杂问题统计

1.2.2.四层井身结构存在的缺陷

目前采用的4层套管程序为：13 3/8"×9 5/8"×7"×5"

英买力地区的井普遍采用这种井身结构。这里以任选的英买36井为例，图给出了该井的井身结构设计图。

图英买36井井身结构设计图

这种井身结构存在的问题是：9 7/8"套管封盐层，强度不够，若采用10 3/4"套管环空间隙小，下套管风险大。

1.2.3.五层井身结构存在的缺陷

目前采用的5层套管程序为：20"×13 3/8"×9 5/8"×7"×5"

这种井身结构普遍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井的井身结构设计图，见图。

图却勒6井井身结构设计图

这种井身结构存在的问题是：

（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，钻井事故复杂时效高，甚至不能钻达地质目的层；

（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。

1.2.4.六层井身结构存在的缺陷

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。

这种井身结构存在的问题是

（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，无法加工悬挂器，并且回接筒壁薄易变形。

图羊塔克 502井井身结构设计图

2.塔里木新型井身结构及套管程序设计

主要针对解决塔里木现有井身结构存在的缺陷，结合塔里木油田地质情况特点，提出了新的井身结构系列。

2.1.两层套管

新的两层套管结构为：井眼：12 1/4"×8 1/2"

套管：9 5/8"×5 1/2"

详细设计数据见表。

2.2.三层套管

新的三层套管结构为：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。

2.3.四层套管

新的四层套管结构为：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。

2.4.五层套管

新的五层套管结构为：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。

2.5.山前深井、超深井探井井身结构

新的山前深井、超深井探井套管结构为：

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。

表两层井身结构及套管程序方案

* 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，套管的抗拉安全系数为。

表三层井身结构及套管程序方案

* 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，套管的抗拉安全系数为。

表四层井身结构及套管程序方案

* 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，套管的抗拉安全系数为。** 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。

表五层井身结构及套管程序方案

* 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，套管的抗拉安全系数为。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"套管的抗拉安全系数为。

** 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，单纯采用此套管时套管柱重量太大。

*** 此值为API公式计算值，若按照高抗挤套管考虑，其挤毁强度可高于此值。

表山前深井、超深井探井井身结构及套管程序方案