第七章第七章 固井和完井固井和完井l固井：下套管、注水泥固井：下套管、注水泥•井身结构设计井身结构设计•套管柱设计套管柱设计•注水泥技术注水泥技术 l完井完井•钻开生产层钻开生产层•完井井底结构完井井底结构•完井井口装置完井井口装置固井质量的固井质量的核心问题就核心问题就是套管柱的是套管柱的强度和环形强度和环形空间的密封空间的密封及胶结质量及胶结质量问题1 第一节第一节 井身结构设计井身结构设计l主主要要包包括括套套管管层层次次和和每每层层套套管管的的下下深深，，以以及及套套管和井眼尺寸的配合管和井眼尺寸的配合一、套管的分类及作用一、套管的分类及作用1、表层套管、表层套管2、生产套管（油层套管、生产套管（油层套管3、中间套管（技术套管）、中间套管（技术套管）4、尾管（衬管）、尾管（衬管）2 第一节第一节 井身结构设计井身结构设计一、套管的分类及作用一、套管的分类及作用一、套管的分类及作用一、套管的分类及作用1 1、表层套管、表层套管l封隔地表浅水层及浅部疏松和复杂地层；封隔地表浅水层及浅部疏松和复杂地层；l安装井口、悬挂和支撑后续各层套管安装井口、悬挂和支撑后续各层套管。
2 2、、生生产产套套管管（（油油层层套套管管））：：钻钻达达目目的的层层后后下下入入的的最最后一层套管，用以保护生产层，提供油气生产通道后一层套管，用以保护生产层，提供油气生产通道3 3、中间套管（技术套管）、中间套管（技术套管）l在在表表层层套套管管和和生生产产套套管管之之间间由由于于技技术术要要求求下下入入的套管，可以是一层、两层或更多层的套管，可以是一层、两层或更多层l主要用来封隔井下复杂地层主要用来封隔井下复杂地层4 4、尾管（衬管）、尾管（衬管）3 二、井身结构设计的原则二、井身结构设计的原则1、有效地保护油气层；、有效地保护油气层；2、、有有效效避避免免漏漏、、喷喷、、塌塌、、卡卡等等井井下下复复杂杂事事故故发发生生，，保保证证安全、快速钻进；安全、快速钻进；3、、当当实实际际地地层层压压力力超超过过预预测测值值而而发发生生井井涌涌时时，，在在一一定定压压力范围内，具有压井处理溢流的力范围内，具有压井处理溢流的 能力4 三、井身结构设计的基础数据三、井身结构设计的基础数据l地地层层岩岩性性剖剖面面、、地地层层孔孔隙隙压压力力剖剖面面、、地地层层破破裂裂压压力力剖剖面、面、地层坍塌压力剖面。
地层坍塌压力剖面l6个设计系数：个设计系数：①①抽系压力系数抽系压力系数Sb：：0.024 ～～0.048 g/cm3 ②②激动压力系数激动压力系数Sg：：0.024 ～～0.048 g/cm3 ③③压裂安全系数压裂安全系数Sf：： 0.03 ～～0.06 g/cm3 ④④井涌允量井涌允量Sk：： 0.05 ～～0.08 g/cm3 ⑤⑤压差允值压差允值 p：： PN＝＝15～～18 MPa ，， PA＝＝21～～23 MPa5 四、确定套管层次和下深的基本思路四、确定套管层次和下深的基本思路依依据据两两个个压压力力剖剖面面，，以以保保证证钻钻进进时时井井内内最最大大压压力力不不压压裂裂最最薄薄弱弱的的裸裸露露地地层层为为原原则则，，从从全全井井最最大大地地层层压压力力梯梯度度处处开开始始，，由由下下向向上上确确定定套套管管的的层层次次和和各各层层套套管的下入深度管的下入深度1.01.31.61.8当量密度，g/cm3井深破裂压力油 套技 套表 套地层压力6 五、裸眼井段应满足的力学平衡条件五、裸眼井段应满足的力学平衡条件7 p f pmaxDpmax fc1D21 pminDpmin8 六、套管层次和下深的设计方法六、套管层次和下深的设计方法 计计算算出出ρ ρf f ，，在在破破裂裂压压力力曲曲线线上上查查出出ρ ρf f 所所在在井井深深D D2121 ，，即即为为中间套管下深初选点。
中间套管下深初选点1 1、求中间套管下入深度的初选点、求中间套管下入深度的初选点（（1 1）不考虑发生井涌）不考虑发生井涌 由裸眼井段应满足的力学平衡条件：由裸眼井段应满足的力学平衡条件：9 1、求中间套管下入深度的初选点、求中间套管下入深度的初选点（（2）考虑可能发生井涌）考虑可能发生井涌 由裸眼井段应满足的力学平衡条件：由裸眼井段应满足的力学平衡条件：用试算法计算出用试算法计算出D D2121值即为中间套管下深初选点值即为中间套管下深初选点说明：说明：一般情况下，在新探区取以上两种条件下一般情况下，在新探区取以上两种条件下D D2121较大的值较大的值六、套管层次和下深的设计方法六、套管层次和下深的设计方法10 2、验证中间套管下到深度、验证中间套管下到深度D21是否有被卡的危险是否有被卡的危险 由裸眼井段应满足的力学平衡条件由裸眼井段应满足的力学平衡条件•若若△△p < △ △pN（（ 或或△△pA），），则确定则确定D21为中间套管的下入深度为中间套管的下入深度D2•若若△△p >△ △pN（（ 或或△ △pA）），，则则中中间间套套管管深深度度应应小小于于初初选选点点深深度度。
需需根据压差卡钻条件确定中间套管下深根据压差卡钻条件确定中间套管下深六、套管层次和下深的设计方法六、套管层次和下深的设计方法11 Ø求在允许压差求在允许压差△△pN（（ 0r△△pA ）） 下所允许的裸眼井段最大地下所允许的裸眼井段最大地层压力层压力ρpper ：：Ø在在地地层层压压力力曲曲线线上上找找出出ρpper 所所在在的的深深度度即即为为中中间间套套管管下下深深D212 3、求钻井尾管下入深度的初选点、求钻井尾管下入深度的初选点D31 l用用试试算算法法求求D31试试取取一一个个D31，，计计算算出出ρpper ，，与与D31处处的的实实际际地地层层压压力力当当量量密密度度比比较较，，若若计计算算值值与与实实际际值值接接近近，，且且略略大大于于实实际际值值，，则则确确定定为尾管下深初选点；否则，另取为尾管下深初选点；否则，另取D31进行试算进行试算 4、校核尾管下入到、校核尾管下入到D31是否有被卡的危险是否有被卡的危险l 校核方法与中间套管的校核方法相同校核方法与中间套管的校核方法相同l根据中间套管鞋根据中间套管鞋D2处的地层破裂压力当量密度处的地层破裂压力当量密度ρf2 ，，求出继续向下钻求出继续向下钻进时裸眼井段所允许的最大地层压力当量密度：进时裸眼井段所允许的最大地层压力当量密度：13 l根据中间套管鞋处的地层压力当量密度根据中间套管鞋处的地层压力当量密度ρp2 ，，计算出若钻进到深度计算出若钻进到深度D2发生井涌关井时，表层套管鞋发生井涌关井时，表层套管鞋D1处所承受的井内压力的当量密度：处所承受的井内压力的当量密度：l用用试试算算法法确确定定D1。
试试取取一一个个D1，，计计算算ρfE ，，计计算算值值与与D1处处的的地地层层破破裂裂压压力力当当量量密密度度值值比比较较；；若若计计算算值值接接近近且且小小于于地地层层破破裂裂压压力力值值，，则则确确定定D1为表层套管下深否则，重新试取为表层套管下深否则，重新试取D1进行试算进行试算5、计算表层套管下入深度D1 14 七、设计举例七、设计举例 某某井井设设计计井井深深为为 4400 m，，地地层层孔孔隙隙压压力力梯梯度度和和地地层层破破裂裂压压力力梯梯度度剖剖面面如如图图7-2给给定定设设计计系系数数：：Sb=0.036 ；；Sg=0.04 ;Sk=0.06 ；；Sf=0.03；；△ △PA =12 MPa；；△ △PN=18 MPa，试进行该井的井身结构设计试进行该井的井身结构设计解：解：由图上查得，由图上查得， ρpmax=2.04 g／／cm3，， Dpmax=4250 m．．（（1）确定中间套管下深初选点）确定中间套管下深初选点D21 由：由： ρf =ρpmax+Sb+ Sf + Sk ×Dpmax/ D21 试取试取D21=3400m并代入上式得：并代入上式得： ρf =2.04+0.036+0.03+0.06 × 4250/3400=2.181 g/cm3 由由破破裂裂压压力力曲曲线线上上查查得得ρf3400=2.19 g/cm3，， ρf < ρf3400且且相相近近。
故故确定确定D21=3400m 15 16 （（2）校核中间套管是否会被卡）校核中间套管是否会被卡 由由地地层层压压力力曲曲线线上上看看出出，，钻钻进进到到深深度度D21=3400m时时，，遇遇到到的的最最大大地地层层压压力力就在就在3400m处查得：处查得：ρp3400=1.57g/cm3，，ρpmin=1.07g/cm3，，Dmin=3050m 由由 △ △P=(ρpmax1+Sb -ρpmin)×Dmin×0.00981 △ △P=（（1.57+0.036 - 1.07））×3050×0.00981=16.037 MPa 因因 △ △P > △ △PN =12MPa，故中间套管下深应浅于初选点故中间套管下深应浅于初选点 由：由： 在地层压力曲线上查得对应在地层压力曲线上查得对应pper=1.435的深度为的深度为3200m 最后确定中间套管下深为最后确定中间套管下深为D2=3200m17 （（3）确定尾管下入深度初选点）确定尾管下入深度初选点D31 由破裂压力曲线上查得：由破裂压力曲线上查得： ρf3200=2.15g/cm3；； 由：由： 试取试取D31=3900m，代入上式算得：，代入上式算得：ρpper=2.011g/cm3；； 由由地地层层压压力力曲曲线线查查得得ρp3900=1.94 < ρpper=2.011 g/cm3 ，，且且相相差差不不大大，，故故确定初选点确定初选点D31=3900m。
（（4）校核是否会卡尾管）校核是否会卡尾管 计算压差：计算压差：△ △P=（（1.94+0.036 - 1.435））×3200×0.00981=16.98 MPa 因为因为△ △P< △ △PA，故确定尾管下深为，故确定尾管下深为D3=D31=3900m18 （（5）确定表层套管下深）确定表层套管下深D1 由由 试取试取D1=850m，代入上式计算得：，代入上式计算得： ρfE=1.737 g/cm3 由破裂压力曲线查得由破裂压力曲线查得ρf850=1.74 g/cm3 ，， ρfE < ρf850 ，且相近，故确定，且相近，故确定D1=850m 最后设计结果：最后设计结果：19 八、套管尺寸与钻头尺寸的选择八、套管尺寸与钻头尺寸的选择1. 1. 原则：原则： （（1 1）套管能顺利下入井眼内，并具有一定的环空间隙柱水泥套管能顺利下入井眼内，并具有一定的环空间隙柱水泥 （（2 2）钻头能够顺利通过上一层套管钻头能够顺利通过上一层套管 2. 2. 经验配合关系经验配合关系l长期实践形成的经验配合关系（长期实践形成的经验配合关系（P 256P 256，，图图7-37-3））l国内常用的配合关系：国内常用的配合关系：p(17 ½) 13 3/8(17 ½) 13 3/8-(12 ¼) 9 5/8-(8 ½) 5 ½-(12 ¼) 9 5/8-(8 ½) 5 ½p（（2626））2020- -（（17 17 ½½））13 13 3/83/8- -（（12 12 ¼ ¼ ））9 9 5/85/8- -（（8 8 1/21/2））7 7- -（（5 7/85 7/8））4 1/2 4 1/2 或或 5 5 20 第二节第二节第二节第二节 套管柱强度设计套管柱强度设计套管柱强度设计套管柱强度设计（（（（1 1））））结结结结构构构构特特特特点点点点：：：：优优质质无无缝缝钢钢管管，，一一端端为为在在管管体体上上车车制制的的公公扣扣，，一一端端为为带母扣的套管接箍。
带母扣的套管接箍2 2）尺寸系列（）尺寸系列（）尺寸系列（）尺寸系列（API API 标准）标准）标准）标准）l直直径径：：4 1/2”，，5”，，5 1/2”，，6 5/8”，，7”，，7 5/8”，，8 5/8”，， 9 5/8”，，10 3/4“，，11 3/4”，，13 3/8“，，16”，，18 5/8“，，20”；；共共14种l壁厚：壁厚：5.21～～16.13 mm一、套管和套管柱一、套管和套管柱一、套管和套管柱一、套管和套管柱一、套管和套管柱一、套管和套管柱 1. 1. 套管套管套管套管21 1. 1. 套管套管（（3 3））钢级（钢级（API API 标准）：标准）：数字数字×1000×1000为套管的最小屈服强度（为套管的最小屈服强度（kpsikpsi）l H-40H-40，，J-55J-55，，K-55K-55，，C-75C-75，，L-80L-80，，N-80N-80，，C-90C-90，，C-95C-95，，P-110P-110，，Q-125Q-125 （（4 4））螺纹类型（螺纹类型（APIAPI标准）标准）l 短圆（短圆（STCSTC）、）、长圆（长圆（LTCLTC）、）、梯形（梯形（BTCBTC）、）、直连型（直连型（XLXL））2 2、套管柱、套管柱 由由同同一一外外径径、、不不同同钢钢级级、、不不同同壁壁厚厚的的套套管管用用接接箍箍连连接接组组成成的的管管柱柱。
特特殊情况下也使用无接箍套管柱殊情况下也使用无接箍套管柱一、套管和套管柱一、套管和套管柱一、套管和套管柱一、套管和套管柱一、套管和套管柱一、套管和套管柱 22 二、套管柱受力二、套管柱受力井下套管柱的井下套管柱的受力受力轴向拉力轴向拉力：自重、弯曲应力、注水泥附加自重、弯曲应力、注水泥附加拉力、动拉力、动 载、摩阻等载、摩阻等外挤压力：管外液柱压力、地应力等外挤压力：管外液柱压力、地应力等内压力：地层流体压力、压裂及注水等压力内压力：地层流体压力、压裂及注水等压力l套套管管柱柱在在井井内内所所受受外外载载复复杂杂在在不不同同时时期期（（下下套套管管过过程程中中、、注注水水泥泥时、后期开采等过程中）套管柱的受力也不同时、后期开采等过程中）套管柱的受力也不同l在分析和设计中主要考虑基本载荷：轴向拉力、外挤压力及内压力在分析和设计中主要考虑基本载荷：轴向拉力、外挤压力及内压力23 1、套管轴向拉力的计算、套管轴向拉力的计算Ø套套管管自自重重产产生生的的轴轴向向拉拉力力，，自自下下而而上逐渐增大，在井口处达到最大上逐渐增大，在井口处达到最大Ø国国内内在在套套管管设设计计中中，，轴轴向向拉拉力力一一般般按按套套管管在在空空气气中中的的重重力力计计算算。
但但在在考考虑虑轴轴向向拉拉力力对对套套管管抗抗挤挤强强度度的的影影响时，按套管的浮重计算响时，按套管的浮重计算l在常规的套管柱设计中，在常规的套管柱设计中，轴向拉力一般按套管的重力计算轴向拉力一般按套管的重力计算其它轴向载荷，如弯曲应力引起的附加拉力、动载荷、注水泥引起的附加向载荷，如弯曲应力引起的附加拉力、动载荷、注水泥引起的附加拉力、摩阻力等，一般考虑在安全系数之内拉力、摩阻力等，一般考虑在安全系数之内24 2、外挤压力计算、外挤压力计算Ø套管柱所受的外挤力，在井底最大，井口最小l主主要要载载荷荷：：管管外外液液柱柱的的压压力力、、地地层层中中流流体体的的压压力力、、高高塑塑性性岩岩石石（（盐盐膏层、泥岩层）的侧向挤压力等膏层、泥岩层）的侧向挤压力等l常规情况下按套管全淘空时的常规情况下按套管全淘空时的管外钻井液液柱压力计算管外钻井液液柱压力计算l有有大大段段盐盐膏膏层层的的特特殊殊情情况况下下，，有有时时将将钻钻井井液液密密度度替替换换为为上上覆覆岩岩层层压压力的当量密度进行计算力的当量密度进行计算25 3、内压力计算、内压力计算 计算时，考虑三种最危险的情况确定井口压力：1)套管内充满天然气并关井时的内压力；2)以井口装置的承压能力作为套管在井口所受的内压力；3)以套管鞋处的地层破裂压力值确定井口内压力：l国内外普遍采用以下方法计算套管的内压力：国内外普遍采用以下方法计算套管的内压力： 有效内压力有效内压力 = 井口压力井口压力 + （管内液柱压力（管内液柱压力-管外液柱压力）管外液柱压力） n考考虑虑到到套套管管外外的的平平衡衡压压力力，，一一般般情情况况下下，，套套管管在在井井口口所所受受的的内内压力最大。
压力最大26 三、套管的强度三、套管的强度三、套管的强度三、套管的强度1、套管的抗拉强度、套管的抗拉强度n套管所受轴向拉力一般在井口最大套管所受轴向拉力一般在井口最大n由拉应力引起的破坏形式：本体被拉断、脱扣由拉应力引起的破坏形式：本体被拉断、脱扣n圆圆螺螺纹纹套套管管的的丝丝扣扣滑滑脱脱负负荷荷小小于于管管体体的的屈屈服服拉拉断断负负荷荷；；以以丝丝扣扣滑滑脱脱负负荷作为其抗拉强度荷作为其抗拉强度；；n梯梯形形螺螺纹纹套套管管和和直直联联型型套套管管的的丝丝扣扣滑滑脱脱负负荷荷大大于于管管体体的的屈屈服服拉拉断断负负荷荷以管体屈服拉力作为其抗拉强度以管体屈服拉力作为其抗拉强度27 2、套管的抗外挤强度、套管的抗外挤强度n外挤载荷作用下的破坏形式：外挤载荷作用下的破坏形式：q径厚比较大时，失稳破坏（失圆、挤扁）；径厚比较大时，失稳破坏（失圆、挤扁）；q径厚比较小时，强度破坏径厚比较小时，强度破坏n根根据据现现有有套套管管尺尺寸寸，，绝绝大大部部分分是是失失稳稳破破坏坏套套管管开开始始丧丧失失稳稳定定性时的外挤压力值称为其抗挤强度性时的外挤压力值称为其抗挤强度n抗挤强度可以在钻井手册或套管手册中查到。
抗挤强度可以在钻井手册或套管手册中查到3、套管的抗内压强度、套管的抗内压强度n内压载荷下的主要破坏形式：爆裂、丝扣密封失效内压载荷下的主要破坏形式：爆裂、丝扣密封失效n抗内压强度可由钻井手册或套管手册查到抗内压强度可由钻井手册或套管手册查到28 4、双向应力下的套管强度、双向应力下的套管强度 σσt tσσz zσσr r从从套套管管内内部部取取一一微微小小单单元元（（如如图图）），，分分析析可可知知，，在在外外载载作作用用下下产产生生三三个个方方向向的的应应力力σt 、、σr 、、σz ，，对对于于薄薄壁壁管管，，σt >>σr , σr 可可以以忽忽略略变变为为双向应力问题双向应力问题由由第第四四强强度度理理论论，，得得出出套套管管在在双双向向应应力力作作用用下下的强度破坏条件的强度破坏条件：：29 按拉为正、压为负，根据强度破坏条件可画出椭圆图形：按拉为正、压为负，根据强度破坏条件可画出椭圆图形：50505050100100100100拉伸拉伸压缩压缩外挤外挤内涨内涨ⅠⅡⅢⅣ30 双向应作用下套管强度的变化：双向应作用下套管强度的变化：n第第一一象象限限：：拉拉伸伸与与内内压压联联合合作作用用，，轴轴向向拉拉力力的的存存在在下下使使套套管管的的抗抗内压强度增加。
内压强度增加n第第二二象象限限：：轴轴向向压压缩缩与与内内压压联联合合作作用用在在轴轴向向受受压压条条件件下下套套管管抗抗内压强度降低内压强度降低n第第三三象象限限：：轴轴向向压压应应力力与与外外挤挤压压力力联联合合作作用用在在轴轴向向受受压压条条件件下下套管抗外挤强度增加套管抗外挤强度增加n第第四四象象限限：：轴轴向向拉拉应应力力与与外外挤挤压压力力联联合合作作用用轴轴向向拉拉力力的的存存在在使使套套管管的的抗抗挤挤强强度度降降低低由由于于这这种种情情况况在在套套管管柱柱中中是是经经常常出出现现的的因此在套管柱设计中应当考虑轴向拉力对抗挤强度的影响因此在套管柱设计中应当考虑轴向拉力对抗挤强度的影响 31 考考虑虑轴轴向向拉拉力力影影响响时时的的抗外挤强度计算公式：抗外挤强度计算公式：32 四、套管柱强度设计四、套管柱强度设计目的：目的：确定合理的套管钢级、壁厚、以及每种套管的井深区间确定合理的套管钢级、壁厚、以及每种套管的井深区间1、设计原则、设计原则n满足强度要求，在任何危险截面上都应满足下式：满足强度要求，在任何危险截面上都应满足下式： 套管强度＞外载套管强度＞外载×安全系数安全系数n应能满足钻井作业、油气层开发和产层改造的需要；应能满足钻井作业、油气层开发和产层改造的需要；n在承受外载时应有一定的储备能力；在承受外载时应有一定的储备能力；n经济性要好。
经济性要好l安全系数：安全系数：q抗外挤安全系数：抗外挤安全系数： Sc=1.0；；q抗内压安全系数：抗内压安全系数： Si=1.1；；q套管抗拉力强度（抗滑扣）安全系数套管抗拉力强度（抗滑扣）安全系数 ：：St=1.833 2、各层套管柱的设计特点、各层套管柱的设计特点n表层套管：表层套管：主要考虑内压载荷主要考虑内压载荷n技技术术套套管管：：既既要要有有较较高高的的抗抗内内压压强强度度，，又又要要有有抗抗钻钻具具冲击磨损的能力冲击磨损的能力n油层套管：油层套管：上部抗内压，下部抗外挤上部抗内压，下部抗外挤34 3、套管柱设计的等安全系数法、套管柱设计的等安全系数法 该该方方法法基基本本的的设设计计思思想想是是使使各各个个危危险险截截面面上上的的最最小小安安全全系系数数等等于于或大于规定的安全系数或大于规定的安全系数1）基本设计思路）基本设计思路①①计算本井可能出现的最大内压力，筛选符合抗内压强度的套管；计算本井可能出现的最大内压力，筛选符合抗内压强度的套管；②②下下部部套套管管段段按按抗抗挤挤设设计计，，上上部部套套管管段段按按抗抗拉拉设设计计，，各各危危险险断断面面上上的最小安全系数要大于或等于规定安全系数；的最小安全系数要大于或等于规定安全系数； 通式：通式： 套管强度＞外载套管强度＞外载×安全系数安全系数③③水泥面以上套管强度要考虑双向应力的影响；水泥面以上套管强度要考虑双向应力的影响；④④轴轴向向拉拉力力通通常常按按套套管管在在空空气气中中的的重重量量计计算算；；当当考考虑虑双双向向应应力力时时，，按浮重计算。
按浮重计算35 （（2）设计步骤）设计步骤例例题题：：某某井井177.8mm（（7英英寸寸））油油层层套套管管下下至至3500m，，下下套套管管时时的的钻钻井井液液密密度度为为1.30g/cm3，，水水泥泥返返至至2800m，，预预计计井井内内最最大大内内压压力力35MPa，，试设计该套管柱（规定最小段长试设计该套管柱（规定最小段长500m）解：规定的安全系数：解：规定的安全系数： Sc=1.0，， Si=1.1，， St=1.8 ①①计算最大内压力，筛选符合抗内压要求的套管计算最大内压力，筛选符合抗内压要求的套管 抗内压强度抗内压强度≥Pimax× Si =38500 kPap筛选套管：筛选套管：C-75，，L-80，，N-80，，C-90，，C-95，，P-110p按成本排序：按成本排序：N-80 < C-75 < L-80 < C-90 < C-95 < P-11036 ②②按抗挤设计下部套管段，水泥面以上进行双向应力校核；按抗挤设计下部套管段，水泥面以上进行双向应力校核；1）计算最大外挤力，选择第一段套管；）计算最大外挤力，选择第一段套管；查表：查表：N-80，，t1=10.36 mm，，q1=0.4234kN/m，，pc1=48401kPa，，Fs1=3007 kN，， Fst1= 2611.1 kN 。
37 2））选选择择第第二二段段套套管管；；（（选选择择强强度度低低一一级级的的套套管管；；确确定定第第一一段段套套管管的长度，进行第一段的抗拉强度校核）的长度，进行第一段的抗拉强度校核）Ø查表：查表： N-80，，t2=9.19 mm，，q2=0.3795kN/m，，pc2=37301kPa，，Fs2=2686.7 kN，，Fst2= 2308.6 kN Ø计算第二段套管可下深度计算第二段套管可下深度D2,确定第一段套管长度确定第一段套管长度L1；；38 p双向应力强度校核，最终确定双向应力强度校核，最终确定D2，，L1；； D2=2900m ＞＞2800m，，超过水泥面，考虑双向应力影响；超过水泥面，考虑双向应力影响； 危险截面：危险截面：水泥面水泥面2800m处解决办法：解决办法：将第一段套管向上延伸至水泥面以上将第一段套管向上延伸至水泥面以上 预定预定 D D2 2=2700m=2700m，，L L1 1=800m=800m39 p重新进行双向应力强度校核：重新进行双向应力强度校核： （按照以上同样的方法进行）（按照以上同样的方法进行） 套管套管1：：危险截面为危险截面为2800m处，处，Sc=1.29 ＞＞1.0 安全安全 套管套管2：：危险截面为危险截面为2700m处，处，Sc=1.02 ＞＞1.0 安全安全p计算套管抗拉安全系数：计算套管抗拉安全系数： 最终结果：最终结果：D D2 2=2700m=2700m，，L L1 1=800m=800m。
40 3））选择第三段套管，确定第二段套管长度选择第三段套管，确定第二段套管长度Ø查表：查表： N-80，，t3=8.05 mm，，q3=0.3358kN/m，，pc3=26407kPa，，Fs3=2366.5 kN，，Fst3= 1966.1 kN Ø考虑双向应力影响，确定第三段套管可下深度；考虑双向应力影响，确定第三段套管可下深度； 由：由：采用试算法，取采用试算法，取D D3 3=1700m=1700m，，计算得：计算得：S Sc c=1.03=1.03，，安全41 p计算第二段顶部的抗拉安全系数计算第二段顶部的抗拉安全系数最终结果：最终结果：D D3 3=1700m=1700m，，L L2 2=1000m=1000m42 ③③还有上部还有上部17001700mm的套管需进行设计，转为抗拉设计；的套管需进行设计，转为抗拉设计；1 1）计算第三段套管按抗拉要求的允许使用长度）计算第三段套管按抗拉要求的允许使用长度L L3 3；；实取：实取：L3=1100m则：则：Fm3=718+1100×0.3357=1087 kN43 2 2））确定第四段套管的使用长度确定第四段套管的使用长度Ø查表：查表：应比第三段套管的抗拉强度高，应比第三段套管的抗拉强度高， N-80N-80，，t t4 4=10.36 mm=10.36 mm，，q q4 4=0.4234kN/m=0.4234kN/m，，p pc4c4=48401kPa=48401kPa，， F Fs4s4=3007 =3007 kNkN，， F Fst4st4= 2611.1 = 2611.1 kNkN 。
与第一段所用套管相同）与第一段所用套管相同）Ø计算第四段套管的许用长度：计算第四段套管的许用长度：实际距井口还有实际距井口还有600600mm，，取取L L4 4=600m=600m44 Ø校核第四段下部的抗挤强度：最终确定最终确定L4=600m，，D4=600m④④最终设计结果最终设计结果45 第三节第三节 注水泥技术注水泥技术l注水泥目的：注水泥目的：固定套管、有效封隔井内的油气水层固定套管、有效封隔井内的油气水层l本节内容：本节内容：油井水泥；水泥浆性能；提高注水泥质量的措施油井水泥；水泥浆性能；提高注水泥质量的措施l注水泥的基本要求：注水泥的基本要求：（（l））水泥浆返高和套管内水泥塞高度必须符合设计要求；水泥浆返高和套管内水泥塞高度必须符合设计要求；（（2）注水泥井段环空内的钻井液全部被水泥浆替走，不存在残留现象；）注水泥井段环空内的钻井液全部被水泥浆替走，不存在残留现象；（（3））水水泥泥石石与与套套管管及及井井壁壁岩岩石石有有足足够够的的胶胶结结强强度度，，能能经经受受住住酸酸化化压压裂裂及及下下井管柱的冲击；井管柱的冲击；（（4）水泥凝固后管外不冒油、气、水，环空内各种压力体系不能互窜；）水泥凝固后管外不冒油、气、水，环空内各种压力体系不能互窜；（（5）水泥石能经受油、气、水长期的侵蚀。
水泥石能经受油、气、水长期的侵蚀46 一、油井水泥：一、油井水泥：一种硅酸盐水泥一种硅酸盐水泥l对油井水泥的基本要求：对油井水泥的基本要求：（（1））水水泥泥能能配配成成流流动动性性良良好好的的水水泥泥浆浆，，且且在在规规定定的的时时间间内内，，能能始始终终保持这种流动性保持这种流动性2）水泥浆在井下的温度及压力条件下保持性能稳定；）水泥浆在井下的温度及压力条件下保持性能稳定；（（3）水泥浆应在规定的时间内凝固并达到一定的强度；）水泥浆应在规定的时间内凝固并达到一定的强度；（（4）水泥浆应能和外加剂相配合，可调节各种性能；）水泥浆应能和外加剂相配合，可调节各种性能；（（5）形成的水泥石应有很低的渗透性能等形成的水泥石应有很低的渗透性能等47 1、油井水泥的主要成分、油井水泥的主要成分（（1）硅酸三钙）硅酸三钙3CaO·SiO2（（简称简称C3S）） 水水泥泥的的主主要要成成份份，，含含量量一一般般为为 40％％～～65％％对对水水泥泥的的强强度度，，尤尤其其是是早期强度早期强度有较大的影响有较大的影响2）硅酸二钙）硅酸二钙2CaO·SiO2（（简称简称C2S）） 含含量量一一般般在在24％％～～30％％之之间间；；水水化化反反应应缓缓慢慢，，强强度度增增长长慢慢；；对对水水泥的泥的最终强度最终强度有影响。
有影响3）铝酸三钙）铝酸三钙3CaO·Al2O3（（简称简称C3A）） 促促进进水水泥泥快快速速水水化化；；是是决决定定水水泥泥初初凝凝和和稠稠化化时时间间的的主主要要因因素素；；对对于有较高早期强度的水泥，其含量可达于有较高早期强度的水泥，其含量可达15％4）铁铝酸四钙）铁铝酸四钙4CaO2·Al2O3·Fe2O3（（简称简称C4AF）） 早期强度增长较快，含量为早期强度增长较快，含量为8％～％～12％5）除了以上四种主要成份之外，还有石膏、碱金属的氧化物等除了以上四种主要成份之外，还有石膏、碱金属的氧化物等48 2、水泥的水化、水泥的水化 水水泥泥与与水水混混合合成成水水泥泥浆浆后后，，与与水水发发生生化化学学反反应应，，生生成成各各种种水水化化产产物逐渐由液态变为固态，使水泥硬化和凝结，形成水泥石逐渐由液态变为固态，使水泥硬化和凝结，形成水泥石1）水泥的水化反应）水泥的水化反应n3CaO· SiO2＋＋2H2O2CaO· SiO2· H2O十十Ca(OH)2n2CaO· SiO2＋＋H2O 2CaO· SiO2· H2On3CaO· Al2O3＋＋6H2O 3CaO· Al2O3· 6H2On4CaO·Al2O3·Fe2O3＋＋6H2O 3CaO·Al2O3·6H2O＋＋CaO·Fe2O3·H2O 除除此此之之外外还还发发生生其其他他二二次次反反应应，，生生成成物物中中有有大大量量的的硅硅酸酸盐盐水水化化产产物及氢氧化钙等。
物及氢氧化钙等49 （（2）水泥凝结与硬化）水泥凝结与硬化 水泥的硬化分为三个阶段：水泥的硬化分为三个阶段：l溶溶胶胶期期：：水水泥泥与与水水混混合合成成胶胶体体液液，，开开始始发发生生水水化化反反应应，，水水化化产产物物的的浓浓度度开开始始增增加加，，达达到到饱饱和和状状态态时时部部分分水水化化物物以以胶胶态态或或微微晶晶体析出，形成胶溶体系此时水泥浆仍有流动性体析出，形成胶溶体系此时水泥浆仍有流动性l凝凝结结期期：：水水化化反反应应由由水水泥泥颗颗粒粒表表面面向向内内部部深深入入，，溶溶胶胶粒粒子子及及微微晶晶体体大大量量增增加加，，晶晶体体开开始始互互相相连连接接，，逐逐渐渐絮絮凝凝成成凝凝胶胶体体系系水水泥浆变稠，直到失去流动性泥浆变稠，直到失去流动性l硬硬化化期期：：水水化化物物形形成成晶晶体体状状态态，，互互相相紧紧密密连连接接成成一一个个整整体体，，强强度增加，硬化成为水泥石度增加，硬化成为水泥石50 3、油井水泥的分类、油井水泥的分类（（1））API水泥的分类水泥的分类级别使用深度范围m使用温度范围，℃类 型说 明普通抗硫酸盐中高A0 ~ 1830≤76.7●普通水泥B●●中热水泥，中、高抗硫酸盐型C●●早强水泥，普通和中、高抗硫酸言型D1830 ~ 305076 ~ 127●●用于中温中压条件，中、高硫酸盐型E3050 ~ 427076 ~ 143●●基本水泥加缓凝剂，高温高压用F3050 ~ 4880110 ~ 160●●基本水泥加缓凝剂，超高压、高温用G0 ~ 24400 ~ 93●●基本水泥，分中、高抗硫酸盐型H●●J3660 ~ 488049 ~160●超高温用，普通型51 （（2 2）国产以温度系列为标准的油井水泥）国产以温度系列为标准的油井水泥l45℃℃水泥：水泥：用于表层或浅层，深度小于用于表层或浅层，深度小于1500m；；l75 ℃℃水水泥泥：：用用于于井井深深1500~3200m。
超超过过3500m应应加加入入缓缓凝凝剂剂超超过过110 ℃℃应加入不少于应加入不少于28%的硅粉l95 ℃℃水水泥泥：：用用于于井井深深2500~3500m超超过过110 ℃℃应应加加入入28%以以上上的的硅粉l120 ℃℃水水泥泥：：用用于于井井深深3500~5000m当当用用于于4500~5000m时时，，应应加入缓凝剂及降失水剂加入缓凝剂及降失水剂52 二、水泥浆性能与固井工程的关系二、水泥浆性能与固井工程的关系1、水泥浆性能、水泥浆性能①①水泥浆密度水泥浆密度l干水泥密度干水泥密度 3.05～～3.20 g／／cm3，，l水泥完全水化，需要的水为水泥重量的水泥完全水化，需要的水为水泥重量的20％左右；％左右；l使水泥浆能流动，加水量应达到水泥重量的使水泥浆能流动，加水量应达到水泥重量的45％～％～50％；％；l水泥浆密度水泥浆密度1.80～～ 1.90 g／／cm3之间l l水灰比水灰比水灰比水灰比：水与干水泥重量之比水与干水泥重量之比水与干水泥重量之比水与干水泥重量之比53 ②②水泥浆的稠化时间水泥浆的稠化时间l水泥浆从配制开始到其稠度达到其规定值所用的时间水泥浆从配制开始到其稠度达到其规定值所用的时间。
lAPI标标准准：：从从开开始始混混拌拌到到水水泥泥浆浆稠稠度度达达到到 100 BC（（伯伯登登，，水水泥泥稠度单位）所用的时间稠度单位）所用的时间lAPI标标准准中中规规定定在在初初始始的的 15～～30 min时时间间内内，，稠稠化化值值应应当当小小于于 30 BC好好的的稠稠化化情情况况是是在在现现场场总总的的施施工工时时间间内内，，水水泥泥浆浆的的稠稠度在度在50 BC以内54 ③③水泥浆的失水：水泥浆的失水：一般用一般用30min的失水量表示的失水量表示④④水泥浆的凝结时间水泥浆的凝结时间l从液态转变为固态的时间从液态转变为固态的时间l对对于于封封固固表表层层及及技技术术套套管管，，希希望望水水泥泥能能有有早早期期较较高高的的强强度度通通常常希希望望固固完完井井候候凝凝 8hr.左左右右，，水水泥泥浆浆开开始始凝凝结结成成水水泥泥石石，，其其抗抗压压强强度度可可达达2.3MPa以上即可开始下一次开钻以上即可开始下一次开钻⑤⑤水泥石强度水泥石强度l能支撑和加强套管，能承受钻柱的冲击载荷能支撑和加强套管，能承受钻柱的冲击载荷l能承受酸化、压裂等增产措施作业的压力能承受酸化、压裂等增产措施作业的压力。
⑥⑥水泥石的抗蚀性：水泥石的抗蚀性：主要应抗硫酸盐腐蚀主要应抗硫酸盐腐蚀55 2、水泥的外加剂、水泥的外加剂（（1）加重剂：）加重剂：重晶石、赤铁粉等可使水泥浆密度达到重晶石、赤铁粉等可使水泥浆密度达到 2.3 g／／cm32））减减轻轻剂剂：：硅硅藻藻土土、、粘粘土土粉粉、、沥沥青青粉粉、、玻玻璃璃微微珠珠、、火火山山灰灰等等可可使使水水泥泥浆浆的密度降到的密度降到 l.45 g／／m33））缓缓凝凝剂剂：：丹丹宁宁酸酸钠钠、、酒酒石石酸酸、、硼硼酸酸、、铁铁铬铬木木质质素素磺磺酸酸盐盐、、羧羧甲甲基基羟羟乙乙基基纤维素等（纤维素等（CMC）4）促凝剂：）促凝剂：氯化钙、硅酸钠、氯化钾等氯化钙、硅酸钠、氯化钾等5）减阻剂：）减阻剂： —奈磺酸甲醛的缩合物、铁铬木质素磺酸盐、木质素磺化钠等奈磺酸甲醛的缩合物、铁铬木质素磺酸盐、木质素磺化钠等6）降失水剂：）降失水剂：羧甲基羟乙基纤维素、丙烯酸胺、粘土等羧甲基羟乙基纤维素、丙烯酸胺、粘土等7）防漏失剂：）防漏失剂：沥青粒、纤维材料等沥青粒、纤维材料等56 3、特种水泥、特种水泥（（1））触触变变性性水水泥泥：：加加入入粘粘土土或或硫硫酸酸盐盐。
当当水水泥泥浆浆静静止止时时，，形形成成胶胶凝凝状状态态，，但但在流动时胶凝状态被破坏，具有良好的流动性在流动时胶凝状态被破坏，具有良好的流动性2））膨膨胀胀水水泥泥：：加加入入铝铝粉粉或或煅煅烧烧的的氧氧化化镁镁水水泥泥浆浆凝凝固固时时，，体体积积略略有有膨膨胀胀一般用于高压气井一般用于高压气井3））防防冻冻水水泥泥：：加加入入石石膏膏粉粉或或铝铝酸酸钙钙用用于于地地表表温温度度较较低低地地区区的的表表层层套套管管固固井4）抗盐水泥：）抗盐水泥：加入盐粉加入盐粉用于海水配浆或盐岩层固井用于海水配浆或盐岩层固井5）抗高温水泥：）抗高温水泥：加入石英砂或铝酸盐加入石英砂或铝酸盐用于高温条件固井用于高温条件固井6）轻质水泥：低压固井用轻质水泥：低压固井用57 三、前置液三、前置液 将水泥浆与钻井液隔开，起到隔离、缓冲、清洗的作用，可提高固将水泥浆与钻井液隔开，起到隔离、缓冲、清洗的作用，可提高固井质量1.冲冲洗洗液液：：低低粘粘度度、、低低剪剪切切速速率率、、低低密密度度用用于于有有效效冲冲洗洗井井壁壁及及套管壁，清洗残存的钻井液及泥饼套管壁，清洗残存的钻井液及泥饼2.隔隔离离液液：：有有效效隔隔开开钻钻井井液液与与水水泥泥浆浆，，以以便便形形成成平平面面推推进进型型的的顶顶替效果。
替效果通常为粘稠液体通常为粘稠液体58 四、提高注水泥质量的措施四、提高注水泥质量的措施1、对注水泥质量的基本要求、对注水泥质量的基本要求（（l））对固井质量的基本要求对固井质量的基本要求n水泥浆返高和水泥塞高度必须符合设计要求；水泥浆返高和水泥塞高度必须符合设计要求；n注水泥井段环空内的钻井液顶替干净；注水泥井段环空内的钻井液顶替干净；n水泥石与套管及井壁岩石胶结良好；水泥石与套管及井壁岩石胶结良好；n水泥凝固后管外不冒油、气、水，不互窜；水泥凝固后管外不冒油、气、水，不互窜；n水泥石能经受油、气、水长期的侵蚀水泥石能经受油、气、水长期的侵蚀2）在固井中常出现的固井质量问题）在固井中常出现的固井质量问题n井口有冒油、气、水的现象井口有冒油、气、水的现象n不能有效地封隔各种层位，开采时各种压力互窜不能有效地封隔各种层位，开采时各种压力互窜n因固结质量不良在生产中引起套管变形，使井报废等因固结质量不良在生产中引起套管变形，使井报废等59 2、影响注水泥质量的因素、影响注水泥质量的因素（（1）顶替效率低，产生窜槽顶替效率低，产生窜槽l窜窜槽槽：：由由于于水水泥泥浆浆不不能能将将环环空空中中的的钻钻井井液液完完全全替替走走，，而而使使 环环形空间局部出现未被水泥浆封固住的这种现象。
形空间局部出现未被水泥浆封固住的这种现象形成窜槽的原因：形成窜槽的原因：l套管不居中；套管不居中；l井眼不规则；井眼不规则；l水泥浆性能及顶替措施不当接触时间、顶替速度及流水泥浆性能及顶替措施不当接触时间、顶替速度及流态、水泥浆流变性等态、水泥浆流变性等 注水泥段注水泥段： 注水泥段任一截面：注水泥段任一截面：60 （（2）水泥浆凝结过程中油气水上窜）水泥浆凝结过程中油气水上窜l引起油气水上窜的原因：引起油气水上窜的原因：①①水水泥泥浆浆失失重重：：水水泥泥浆浆柱柱在在凝凝结结过过程程中中对对其其下下部部或或地地层层所所作作用用的的压力逐渐减小的现象压力逐渐减小的现象②②桥堵引起失重，桥堵引起失重，从而引起油气水上窜；从而引起油气水上窜；③③水泥浆凝结后体积收缩；水泥浆凝结后体积收缩；收缩率小于收缩率小于0.2%④④套管内原来有压力，放压后使套管收缩套管内原来有压力，放压后使套管收缩⑤⑤泥饼的存在，泥饼的存在，影响地层影响地层——水泥间（第二界面）的胶结水泥间（第二界面）的胶结61 3、提高注水泥质量的措施、提高注水泥质量的措施（（1）提高顶替效率，防止窜槽）提高顶替效率，防止窜槽①①采用套管扶正器，改善套管居中条件；采用套管扶正器，改善套管居中条件；②②注水泥过程中活动套管；注水泥过程中活动套管；③③调节注水泥速度，使水泥浆在环空呈紊流状态；调节注水泥速度，使水泥浆在环空呈紊流状态；④④调整水泥浆性能。
加大钻井液与水泥浆的密度差；降低钻井液粘度和调整水泥浆性能加大钻井液与水泥浆的密度差；降低钻井液粘度和切力2）防止油气水上窜）防止油气水上窜①①采用多级注水泥或两种凝速（上慢下快）的水泥；采用多级注水泥或两种凝速（上慢下快）的水泥；②②注完水泥后及时使套管内卸压，并在环空加回压；注完水泥后及时使套管内卸压，并在环空加回压；③③使用膨胀性水泥，防止水泥收缩；使用膨胀性水泥，防止水泥收缩；④④使用刮泥器，清除井壁泥饼使用刮泥器，清除井壁泥饼62 Scratchers and Wall Cleanersfor Removal of Filter Cake63 Centralizers to keep Pipe away from Wall64 第四节第四节 完井技术完井技术完完井井：：从从钻钻开开生生产产层层、、下下油油层层套套管管、、注注水水泥泥固固井井、、射射孔孔到到试试采采等等一一系系列生产过程的总称列生产过程的总称 完井工程包括的内容：完井工程包括的内容： （（1）钻开生产层：钻井完井液设计、平衡压力钻井）钻开生产层：钻井完井液设计、平衡压力钻井 （（2）完井井底结构设计和完井方法选择）完井井底结构设计和完井方法选择 （（3）安装井底：包括下套管固井或下入筛管、割缝衬管）安装井底：包括下套管固井或下入筛管、割缝衬管 （（4）） 连通井眼与产层（射孔、裸眼等）连通井眼与产层（射孔、裸眼等） （（5）防砂措施）防砂措施 （（6）安装井口，完井测试）安装井口，完井测试65 完井工程的原则和要求：完井工程的原则和要求：（（1）有效地保护油气层，尽量减轻或避免对产层的污染。
有效地保护油气层，尽量减轻或避免对产层的污染2））建建立立产产层层与与井井眼眼之之间间的的良良好好通通道道，，使使油油气气流流入入井井阻阻力力最最小小，，提提高产能3）有效地封隔油、气、水层和不同压力的地层，防止层间干扰有效地封隔油、气、水层和不同压力的地层，防止层间干扰4）有效地控制油层出砂，防止井壁坍塌，确保油气井长期稳产有效地控制油层出砂，防止井壁坍塌，确保油气井长期稳产5）井底结构能够满足开采、注水、井下作业等工艺要求井底结构能够满足开采、注水、井下作业等工艺要求6）工艺简单，成本低工艺简单，成本低66 一、钻开储集层一、钻开储集层l储集层的两个突出特点：储集层的两个突出特点：Ø储集有一定压力的油气水；储集有一定压力的油气水；Ø地层孔隙和裂缝比较发育，具有较好的原始渗透率地层孔隙和裂缝比较发育，具有较好的原始渗透率l对钻开储集层的技术要求：对钻开储集层的技术要求：Ø保护油气层，防止钻井液污染；保护油气层，防止钻井液污染；Ø控制油气层，防止不必要的井喷，安全钻开储集层控制油气层，防止不必要的井喷，安全钻开储集层67 1、钻井作业对储集层性质的影响、钻井作业对储集层性质的影响（（1）压差的影响）压差的影响 在在正正压压差差的的作作用用下下，，钻钻井井液液中中的的液液相相和和固固相相侵侵入入储储层层岩岩石石孔孔隙隙或或裂缝中，对储集层造成不同性质的伤害。
裂缝中，对储集层造成不同性质的伤害1））水水侵侵使使储储集集层层中中的的粘粘土土成成分分膨膨胀胀，，使使孔孔隙隙度度减减小小，，渗渗透透率率降降低；低；2）水侵破坏孔隙内油流的连续性，增加油流阻力；）水侵破坏孔隙内油流的连续性，增加油流阻力；3）水侵产生水锁效应，增加油流阻力；）水侵产生水锁效应，增加油流阻力；4）泥侵堵塞储集层孔隙通道泥侵堵塞储集层孔隙通道 68 （（2）化学物质不配伍的影响）化学物质不配伍的影响 钻钻井井液液的的化化学学成成分分余余地地层层流流体体的的化化学学成成分分不不配配伍伍，，发发生生化化学学反反应应，，生生成成沉沉淀淀物物堵堵塞塞孔孔隙隙；；钻钻井井液液中中化化学学物物质质将将岩岩石石某某些些成成分分溶溶蚀蚀，，破破坏坏岩岩石的胶结，使岩石坍塌或膨胀，是储集层岩石渗透率降低石的胶结，使岩石坍塌或膨胀，是储集层岩石渗透率降低3）浓度差的影响）浓度差的影响 钻井液和地层流体中化学物质的浓度差，引起化学物质的渗透现象钻井液和地层流体中化学物质的浓度差，引起化学物质的渗透现象4）应力状态变化的影响）应力状态变化的影响 钻钻开开储储集集层层形形成成井井眼眼，，井井壁壁周周围围岩岩石石的的应应力力状状态态发发生生变变化化，，引引起起岩岩石的变形（主要实侧向变形），使岩石的孔隙度和渗透率降低。
石的变形（主要实侧向变形），使岩石的孔隙度和渗透率降低69 2、钻开储集层的方法、钻开储集层的方法①①采用合理的钻井液体系，避免水侵和泥侵的危害；采用合理的钻井液体系，避免水侵和泥侵的危害；②②采用合理的钻井液密度，采用平衡或欠平衡压力钻井；采用合理的钻井液密度，采用平衡或欠平衡压力钻井；③③采用良好的井身结构，减少储集层浸泡时间；采用良好的井身结构，减少储集层浸泡时间；④④在其他生产环节中也尽量防止污染在其他生产环节中也尽量防止污染l使用低失水、低密度水泥浆；使用低失水、低密度水泥浆；l采用屏蔽暂堵等保护油气层技术采用屏蔽暂堵等保护油气层技术l减少试油或其他作业中的关井、压井次数减少试油或其他作业中的关井、压井次数70 二、油气井完井井底结构类型二、油气井完井井底结构类型71 72 1、裸眼完井法、裸眼完井法让储集层裸露，只在储集层以上用套管封固的完井方法让储集层裸露，只在储集层以上用套管封固的完井方法先期裸眼完井：先期裸眼完井：先固井，后打开储集层先固井，后打开储集层后期裸眼完井：后期裸眼完井：先打开储集层，后固井先打开储集层，后固井①①裸眼完井的适用范围：裸眼完井的适用范围：Ø只只适适用用于于在在孔孔隙隙型型、、裂裂缝缝型型、、裂裂缝缝---孔孔隙隙型型或或孔孔隙隙---裂裂缝缝型型坚坚固的均质储集层中使用。
固的均质储集层中使用Ø适适合合于于井井中中只只有有单单一一的的储储集集层层，，不不需需分分层层开开采采，，无无含含水水含含气气夹夹层的井73 ②②裸眼完井法的优点：裸眼完井法的优点：l排除了上部地层的干扰，可以在受污染最小的情况下打开储集层排除了上部地层的干扰，可以在受污染最小的情况下打开储集层l在在打打开开储储集集层层的的阶阶段段如如遇遇到到复复杂杂情情况况，，可可及及时时提提起起钻钻具具到到套套管管内内进进行行处理，避免事故的进一步复杂化处理，避免事故的进一步复杂化l缩短了储集层在洗井液中的浸泡时间，减少了储集层的受伤害程度缩短了储集层在洗井液中的浸泡时间，减少了储集层的受伤害程度l由由于于是是在在产产层层以以上上固固井井，，消消除除了了高高压压油油气气对对封封固固地地层层的的影影响响，，提提高高了了固井质量储集层段无固井中的污染固井质量储集层段无固井中的污染74 ③③裸眼完井法的裸眼完井法的缺点缺点l不能防止井壁坍塌和油层出砂不能防止井壁坍塌和油层出砂l不能克服不同性质地层的相互干扰不能克服不同性质地层的相互干扰l无法进行选择性酸化、压裂、分层开采、分层注水等作业无法进行选择性酸化、压裂、分层开采、分层注水等作业。
l固固井井时时尚尚未未掌掌握握产产层层的的真真实实资资料料，，容容易易给给下下一一步步的的作作业业造造成成被动75 2 2、射孔完井法：、射孔完井法：使用最多的完井方法使用最多的完井方法主要优点：主要优点：l能比较有效地封隔和支持疏松易塌的生产层能比较有效地封隔和支持疏松易塌的生产层l能够分隔不同压力和不同特点的油气层能够分隔不同压力和不同特点的油气层l可进行无油管完井和多油管完井可进行无油管完井和多油管完井主要不足：主要不足：l打开生产层和固井的过程中，钻井液和水泥浆对生产层的侵害较严重打开生产层和固井的过程中，钻井液和水泥浆对生产层的侵害较严重l油气流入井内的阻力较大油气流入井内的阻力较大76 3 3、防砂完井、防砂完井①①裸眼砾石充填完井裸眼砾石充填完井 在在钻钻开开产产层层之之前前下下套套管管固固井井，，然然后后钻钻开开产产层层并并在在产产层层段段扩扩眼眼，，下下入入筛管，在井眼与筛管间的环空中充填砾石筛管，在井眼与筛管间的环空中充填砾石②②管内砾石充填完井管内砾石充填完井 在出砂井段下筛管，在筛管和油层套管之间的环空中充填砾石在出砂井段下筛管，在筛管和油层套管之间的环空中充填砾石。
77 ③③人工井壁完井人工井壁完井 利用渗透性的可凝固材料注入到出砂层，形成人工井壁利用渗透性的可凝固材料注入到出砂层，形成人工井壁l渗透性固井射孔完井法：用渗透性良好的材料注入套管和地层渗透性固井射孔完井法：用渗透性良好的材料注入套管和地层之间，再用小功率射孔弹射开套管但不破坏注入的渗透层；之间，再用小功率射孔弹射开套管但不破坏注入的渗透层；l渗透性衬管完井法：在衬管与裸眼之间注入渗透性材料；渗透性衬管完井法：在衬管与裸眼之间注入渗透性材料；l渗透性人工井壁完井法：在裸眼井段注入渗透性材料形成人工渗透性人工井壁完井法：在裸眼井段注入渗透性材料形成人工井壁78 四、完井井口装置四、完井井口装置1——1——油管悬挂器；油管悬挂器；2——2——油管头；油管头；3——3——油管；油管；4——4——套管悬挂器；套管悬挂器；5——5——套管头；套管头；6——6——油层套管；油层套管；7——7——技术套管；技术套管；8——8——密封圈；密封圈；9——9——套管悬挂器；套管悬挂器；10——10——套管头；套管头；11——11——表层套管表层套管。