鉆井條件下井身結構優化設計要點分析

宋楊

摘要：井身優化設計對鉆井工作至關重要，并在井下施工出現問題時，可能發生各類危險事故.由于該技術主要應用于地質條件較復雜的地區，井身設計難度較大。在優化該類鉆井技術下的井身結構時，必須嚴格遵守設計步驟，保證設計工作的順利進行。

關鍵詞：鉆井工程、井身結構、優化設計

前言：

井身設計是鉆井工作設計的重要內容之一，它不僅關系到鉆井的安全和成功，同時也提高了鉆井的經濟效益。合理設計井身結構，盡可能避免泄漏、噴射、坍塌，隨著對鉆井客觀規律的認識的加深，鉆井設備的改進，鉆井技術的發展和以前測試過的井身結構的提高不能適應鉆井的實際條件和要求，優化井身結構需要改進和改進

1.影響井身結構的因素

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-在周應力大于巖體抗拉強度的情況下，由井壁進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構的基礎，安全性取決于什么，因此，準確確定地層壓力和編制地層壓力剖面是合理設計井身結構的前提井。

1.2工程系數

現代井身設計方法是基于井與地層之間的壓力平衡，因此，準確確定井身設計設計系數直接影響井身的合理設計.井身結構系數包括吸入壓力和波動壓力系數、儲層斷裂壓力系數、井流量系數，由于上述工程系數隨井深而變化，在設計過程中，應運用工程系的意義，在鉆井過程中套管在井中形成振蕩壓力，管柱分散產生波浪，吸入壓力由柱向上上升，因此在設計井身時必須考慮到這種壓力波動，由套管升降引起的吸入壓力系數和波動壓力系數受套管下降速度等因素的調節，鉆井液粘度、鉆井液剪切、環形間隙、鉆井液密度和環形節流（如在其他條件相同的情況下，振動壓力隨井深的增加而增大，隨環空間間隙的增加而減小，并且隨著導向井偏心度的增加而減小。因此，必須根據現場的具體工作條件和體積大來確定這些系數這是由于預測地層破裂壓力的誤差，這在很大程度上取決于斷裂壓力預測的準確性。在設計時，應根據地層破裂壓力預測或試驗結果確定某工程系的數值.這一比率表明最大入井巖體的壓力系數大于所用鉆井液的最大允許密度值，這取決于地層壓力預測的準確性，也取決于站的控制能力（例如，在裸井鉆井時，當鉆井液柱壓力與地層孔隙空間壓力相差過大時，這不僅降低了機械鉆井的速度，但也導致了差動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，鉆井工具設計、鉆井技術措施等。

2.井身設計方法

井身結構的本質是確定套管水平和下潛深度。在傳統的井身設計方法中，主要保證，在鉆井過程和井噴過程中不會發生地層斷裂，以及保證套管鉆探下鉆時不發生壓差鉆探事故，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構允許確定下潛深度從下到上的每層套管，同時確保套管下潛深度最小，成本最低，套管的合理性取決于對下層厚度特性的了解是否準確，而從上到下管的井身設計方式則由套管深度決定基于上述水平面數據，且不受下層影響，便于井身動態設計，各柱輸入深度最深。在這種情況下，套管的余量足以進行后續鉆探，以確保順利向目標級推進。對于高壓深井（特別是深井），在同一地層上有許多壓力系統，上述油井井身結構設計存在一定的缺陷，由于設計過程中只考慮了地層壓力剖面，許多復雜的鉆孔無法反映在地層壓力剖面上，例如容易流動的地層，鹽層等要想施工成功，必須及時關閉上述復雜設施，在采取上述措施時，首先要確定所需點的位置，這對井身的設計非常重要。包括物體要封存，地質復雜度要封存，物體要根據壓力剖面封存，以確定深度套管，且地質復雜度要封存，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，因此在設計井身結構時，應根據具體地層先確定強制點的位置，然后，結合傳統的設計方法，技術套管的尺寸和深度，以及表層柱和水平面，以確定井身的具體結構。

井眼結構優化原理

（1）滿足鉆井作業要求，有利于安全、快捷、低成本鉆井。

（2）套管尺寸應滿足操作要求、性能改進措施和地下作業。

（）盡可能使用套管和鉆頭的標準API系列。

（4）在選擇表面柱時，應考慮井口常規防噴裝置的規格。

（5）在符合下柱及灌注水泥的規定下，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’延長鉆探段的長度。

（7）應保留勘探地質條件的套管開發方案

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.關于井身結構優化

對于壓力控制鉆井條件下的井身設計，其設計過程可分為七個階段：根據現有地質情況對套管分散深度進行了精確計算;根據套管位置巖體破碎的地質壓力計算套管深度，確定掘進時的泥漿密度鉆井;+通過計算泥漿密度確定鉆井液的最小密度值及其初始值;-根據套管的額定下降深度確定下降深度，根據初始值確定螺距并確定深度，計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，重復第四步，連續計算到鉆井液密度的最大值;將每個套管的計算深度與套管的最大深度進行比較，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層套管深度的第二至第六階段。

結論：

優化井身結構對鉆井作業至關重要，并在井身結構出現問題時，可能發生各類危險事故.壓力鉆井由于這項技術主要應用于地質條件較復雜的地區，井眼設計難度較大。在優化該類鉆井機械的井身結構時，必須嚴格遵守設計階段，保證設計工作的順利進行。

參考文獻：

[1]巨翔，呂永鵬，程漢列.井身結構優化及必封點確定方法[J].遼寧化工.2016（12）.1540-1542

[2]楊哲，李曉平，萬夫磊.四川長寧頁巖氣井身結構優化探討[J].鉆采工藝.2021（03）.20-23

[3]何鑫.大斜度定向井鉆井優化設計[J].中國石油和化工標準與質量.2020（09）.226-227

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