塔里木非常规井身结构及套管程序设计.docx
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塔里木非常规井身结构及套管程序设计
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"×133/8"×95/8"×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)81/2"(井眼)×7"(套管)、6"(57/8")(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:
81/2"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φ81/2"井眼钻井复杂问题统计
序号
井号
完钻井深
(m)
裸眼段
长度(m)
复杂(事故)类型
损失
时间
(h)
备注
1
轮南63
卡钻2次
46
2
轮古39
卡钻、钻具落井
1665.5
3
轮古802
钻具落井打捞
4
轮南621
卡钻
35
5
塔中71
下7"套管遇阻,开泵不通
6
塔中122
电测卡电缆
41
7
塔中621
下7"套管井漏失返
8
轮古381
电测卡电缆
74
9
哈德117
电测卡工具-顿钻-侧钻
954
10
塔中70C
原井开窗
钻具断打捞
148
11
轮古37
两次钻具落井打捞
109
12
轮南621
传输电测仪器信号中断
卡钻
70
11
13
轮古37
6310
测井仪器帽落井
电缆磨损
31
29
14
轮南631
5778
电测仪器卡,穿心打捞
42
15
轮古391
5891
连续两次穿心打捞
固井施工井口不返浆
7天13小时
16
轮南301
5496
卡钻致使侧钻
下套管中途井口不返浆
固井井口不返浆
24天
钻到井深米卡钻,在米处侧钻
17
轮古7井
套管下到底开泵,井口返浆量由大变小,逐渐不返,一级固井不返浆,二级固井返浆
18
塔中77
4680
3880
下套管中途井口返浆,固井施工井口不返浆
19
塔中74
下套管与固井过程间断漏失
20
塔中72
4918
套管下到位,不能建立循环,一、二级固井井口不返浆
21
塔中623
套管下到位,不能建立循环,一、二级固井井口不返浆
22
塔中261
4350
两次卡电测仪器,穿心打捞
43,62
23
哈得118
5200
两次卡电测仪器,穿心打捞
卡钻回填侧钻
64,42
钻至4559米,短起钻至米卡钻,在米处侧钻
24
哈得18
套管下到底,无法建立循环,一、二级固井井口不反浆
25
哈得18C
5538
电测仪器部件落井
套管下到位,无法建立循环,一级固井井口不返浆,二级固井井口返
未打捞
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:
133/8"×95/8"×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:
97/8"套管封盐层,强度不够,若采用103/4"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"×133/8"×95/8"×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。
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)、57/8"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"×133/8"×95/8"×81/8"×61/4"×41/2"
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)、95/8"套管内下81/8"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)、81/2"井眼需长段扩眼至91/2",才能下81/8"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:
121/4"×81/2"
套管:
95/8"×51/2"
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:
131/8"×91/2"×61/2"
套管:
103/4"×75/8"×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:
171/2"×131/8"×91/2"×61/2"
套管:
143/8"×103/4"×75/8"×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"×171/2"×131/8"×91/2"×61/2"
套管:
20"×143/8"×103/4"(111/8")×73/4"×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"×171/2"×131/8"×91/2"×65/8"-71/2"×5"-51/2"
套管:
20"×143/8"×103/4"(111/8")×8"×61/4"×41/2"
详细设计数据见表。
表两层井身结构及套管程序方案
套管
层次
井眼
(mm)
本层预计
最大深度
(m)
套管规格
(mm)
钢级
ksi
接箍
外径
(mm)
内径
(mm)
通径
(mm)
套管井眼间隙
(mm)
套管强度
接头
套管
线重(kg/m)
备注
抗挤
(MPa)
内压
(MPa)
屈服
(KN)
扣型
连接
强度
(KN)
第一层
(121/4")
1200
×
(95/8")
110
6643
API
偏梯
6674
第二层
(81/2")
5900
×
(51/2")
110
2852*
API
偏梯
2968
*对于表中所给51/2"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
套管
层次
井眼
(mm)
本层预计
最大深度
(m)
套管规格
(mm)
钢级
ksi
接箍
外径
(mm)
内径
(mm)
通径
(mm)
套管井眼间隙
(mm)
套管强度
接头
套管
线重(kg/m)
备注
抗挤
(MPa)
内压
(MPa)
屈服
(KN)
扣型
连接
强度
(KN)
第一层
(131/8")
1200
×
(103/4")
110
8551
API
偏梯
8507
第二层
(91/2")
5900
×
(75/8")
110
4756
API
偏梯
4863
第三层
(6")
6500
×
(5")
110
2581
API
长圆
2202
尾管
*对于表中所给75/8"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
套管
层次
井眼
(mm)
本层预计
最大深度
(m)
套管规格
(mm)
钢级
ksi
接箍
外径
(mm)
内径
(mm)
通径
(mm)
套管井眼间隙
(mm)
套管强度
接头
套管
线重(kg/m)
备注
抗挤
(MPa)
内压
(MPa)
屈服
(KN)
扣型
连接
强度
(KN)
第一层
(171/2")
800
×
(143/8")
110
11610
API
偏梯
11610
第二层
(131/8")
4900
×
(103/4")
110
8551
API
偏梯
8507
第三层
(91/2")
6600
×
(75/8")
110
4756
API
偏梯
4863
尾管
第四层
(6")
6900
×
(5")
110
2581
API
长圆
2202
尾管
*对于表中所给103/4"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
套管
层次
井眼
(mm)
本层预计
最大深度
(m)
套管规格
(mm)
钢级
ksi
接箍
外径
(mm)
内径
(mm)
通径
(mm)
套管井眼间隙
(mm)
套管强度
接头
套管
线重
(kg/m)
备注
抗挤
(MPa)
内压
(MPa)
屈服
(KN)
扣型
连接
强度
(KN)
第一层
(26")
300
508×
(20")
55
7095
API
偏梯
7488
第二层
(171/2")
3500
×
(143/8")
110
11610
API
偏梯
11610
第三层
不封盐
(131/8")
5500
×*
(103/4")
140
11443
API
偏梯
11384
封盐
×
(111/8")(下段800m)+
×**
140
特殊间隙
14917
API
偏梯
第四层
(盐)
(91/2")
6300
×
(73/4")
140
105***
API
偏梯
7500
尾管
第五层
(61/2")
7000
×
(5")
110
2581
API
长圆
2202
尾管
*对于表中所给103/4"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103/4"套管与111/8"(下段800米)复合管柱计算,则103/4"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111/8"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
套管
层次
井眼
(mm)
本层预计
最大深度
(m)
套管规格
(mm)
钢级
ksi
接箍
外径
(mm)
内径
(mm)
通径
(mm)
套管井眼间隙
(mm)
套管强度
接头
套管
线重
(kg/m)
备注
抗挤
(MPa)
内压
(MPa)
屈服
(KN)
扣型
连接
强度
(KN)
第一层
(26")
300
508×
(20")
55
7095
API
偏梯
7488
第二层
(171/2")
3500
×
(143/8")
110
11610
API
偏梯
11610
第三层
不封盐
(131/8")
5000
×
(103/4")
140
11443
API
偏梯
11384
封盐
×
(111/8")(下段800m)+
×
140
特殊间隙
14917
API
偏梯
第四层
(盐)
(91/2")
6300
×
(8")
140
208
(镦粗)
特殊
尾管
第五层
+
(65/8"+71/2")
6500
×13
(61/4")
140
无接箍
138
141
直连
尾管
第六层
127+
(5"+51/2")
7000
×
(41/2")
110
无接箍
131
127
直连
尾管
3.新型井身结构及套管程序方案与现行结构的对比
图到图给出了新型井身结构与现行结构的对比。
4.设计总结
本次设计的非常用新型井身结构及套管程序与原方案相比,具有以下特点:
(1)套管尺寸与钻头尺寸做到了经济配合;
(2)增加了井眼与套管的环空间隙,提高了下套管可靠性和固井作业效率;
(3)对原先六层井身结构中使用81/8套管的井段避免了扩眼作业,提高了钻井效率;
(4)将原先的无接箍81/8套管改造成了8镦粗接头套管,提高了下套管作业效率。
总体来说,使钻井成本有所下降。
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(5)
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