理论教育 井身结构设计方法的优化方案

井身结构设计方法的优化方案

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:利用压力剖面图中最大地层压力梯度,求上部地层不致被压裂所应具有的地层破裂压力梯度的当量密度ρf。ρf的确定有以下两种方法。式中的D21可用试算法求得。式的计算方法同式。4)校核尾管下到假定深度D31处是否会产生压差卡套管校核方法同上。试算结果表明,当ρfe接近或小于D2处的破裂压力梯度0.024~0.048g/cm3时符合要求,该深度即为表层套管下入深度。

井身结构设计方法的优化方案

1)求中间套管下入深度的假定点

确定套管下入深度的依据,是在钻下部井段过程中所预测的最大井内压力不致压裂套管鞋处的裸露地层。利用压力剖面图中最大地层压力梯度,求上部地层不致被压裂所应具有的地层破裂压力梯度的当量密度ρf。ρf的确定有以下两种方法。

①当钻下部井段时如肯定不会发生井涌,可用下式计算:

式中 ρpmax——地层压力剖面图中最大地层压力梯度的当量密度(g/cm3)。

在横坐标上找出地层的设计破裂压力梯度ρf,从该点向上引垂直线与破裂压力线相交,交点所在的深度即为中间套管下入深度假定点(D21)。

②若预计要发生井涌,可用下式计算:

式中 ρpmax——地层压力剖面图中最大地层压力梯度的当量密度(g/cm3)。

在横坐标上找出地层的设计破裂压力梯度ρf,从该点向上引垂直线与破裂压力线相交,交点所在的深度即为中间套管下入深度假定点(D21)。

②若预计要发生井涌,可用下式计算:

式中 Dpmax——地层压力剖面图中最大地层压力梯度点所对应的深度(m)。

式(3-49)中的D21可用试算法求得。试取D21的值代入式(3-49)求出ρf,然后在地层破裂压力梯度曲线上求D21所对应的地层破裂压力梯度。若计算值ρf与实际值相差不大或略小于实际值,则D21即为中间套管下入深度的假定点;否则另取D21值计算,直到满足要求为止。

2)验证中间套管下到深度D21是否有被卡的危险

先求出该井段最小地层压力处的最大静止压差:

式中 Dpmax——地层压力剖面图中最大地层压力梯度点所对应的深度(m)。

式(3-49)中的D21可用试算法求得。试取D21的值代入式(3-49)求出ρf,然后在地层破裂压力梯度曲线上求D21所对应的地层破裂压力梯度。若计算值ρf与实际值相差不大或略小于实际值,则D21即为中间套管下入深度的假定点;否则另取D21值计算,直到满足要求为止。

2)验证中间套管下到深度D21是否有被卡的危险

先求出该井段最小地层压力处的最大静止压差:

式中 Δp——压力差(MPa);

ρm——当钻进深度D21时使用的钻井液密度(g/cm3);

ρpmin——该井段内最小地层压力当量密度(g/cm3);

Dpmin——最小地层压力点所对应的井深(m)。

若Δp<ΔpN,则假定点深度为中间套管下入深度。若Δp>ΔpN,则有可能产生压差卡套管,这时中间套管下入深度应小于假定点深度,在此种情况下,中间套管下入深度按下述方法计算。

在压差ΔpN下所允许的最大地层压力为

式中 Δp——压力差(MPa);

ρm——当钻进深度D21时使用的钻井液密度(g/cm3);

ρpmin——该井段内最小地层压力当量密度(g/cm3);

Dpmin——最小地层压力点所对应的井深(m)。

若Δp<ΔpN,则假定点深度为中间套管下入深度。若Δp>ΔpN,则有可能产生压差卡套管,这时中间套管下入深度应小于假定点深度,在此种情况下,中间套管下入深度按下述方法计算。(www.daowen.com)

在压差ΔpN下所允许的最大地层压力为

在压力剖面图上找出ρpper值(MPa),该值所对应的深度即为中间套管下入深度D2

3)求尾管下入深度的假定点

当中间套管下入深度小于假定点时,则需要下尾管,并确定尾管的下入深度。

根据中间套管下入深度D2处的地层破裂压力梯度ρf2,由下式可求得允许的最大地层压力梯度:

在压力剖面图上找出ρpper值(MPa),该值所对应的深度即为中间套管下入深度D2

3)求尾管下入深度的假定点

当中间套管下入深度小于假定点时,则需要下尾管,并确定尾管的下入深度。

根据中间套管下入深度D2处的地层破裂压力梯度ρf2,由下式可求得允许的最大地层压力梯度:

式中 D31——尾管下入深度的假定点(m)。

式(3-52)的计算方法同式(3-49)。

4)校核尾管下到假定深度D31处是否会产生压差卡套管

校核方法同上。

5)计算表层套管下入深度D1

根据中间套管鞋处(D2)的地层压力梯度,给定井涌条件Sk,用试算法计算表层套管下入深度。每次给定D1,并代入下式计算:

式中 D31——尾管下入深度的假定点(m)。

式(3-52)的计算方法同式(3-49)。

4)校核尾管下到假定深度D31处是否会产生压差卡套管

校核方法同上。

5)计算表层套管下入深度D1

根据中间套管鞋处(D2)的地层压力梯度,给定井涌条件Sk,用试算法计算表层套管下入深度。每次给定D1,并代入下式计算:

式中 ρfe——井涌压井时表层套管鞋承受压力的当量密度(g/cm3);

ρp2——中间套管鞋D2处的地层压力当量密度(g/cm3)。

试算结果表明,当ρfe接近或小于D2处的破裂压力梯度0.024~0.048g/cm3时符合要求,该深度即为表层套管下入深度。

式中 ρfe——井涌压井时表层套管鞋承受压力的当量密度(g/cm3);

ρp2——中间套管鞋D2处的地层压力当量密度(g/cm3)。

试算结果表明,当ρfe接近或小于D2处的破裂压力梯度0.024~0.048g/cm3时符合要求,该深度即为表层套管下入深度。

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