井身结构

井身结构 主要由导管、表层套管、技术套管、油层套管和各层套管外的水泥环等组成。

1.导管：井身结构中下入的第一层套管叫导管。其作用是保持井口附近的地表层。

2.表层套管：井身结构中第二层套管叫表层套管，一般为几十至几百米。下入后，用水泥浆固井返至地面。其作用是封隔上部不稳定的松软地层和水层。

3.技术套管：表层套管与油层套管之间的套管叫技术套管。是钻井中途遇到高压油气水层、漏失层和坍塌层等复杂地层时为钻至目的地层而下的套管，其层次由复杂层的多少而定。作用是封隔难以控制的复杂地层，保持钻井工作顺利进行。

4.油层套管：井身结构中最内的一层套管叫油层套管。油层套管的下入深度取决于油井的完钻深度和完井方法。一般要求固井水泥返至最上部油气层顶部100～150米。其作用封隔油气水层，建立一条供长期开采油气的通道。

5.水泥返高：是指固井时，水泥浆沿套管与井壁之间和环形空间上返面到转盘平面之间的距离。

目前常用的井身结构设计方法有自下而上和自上而下两种设计方法，这两种方法设计方法不相同，设计的井身结构也各不相同。

两种设计方法都要依据该区块的地层孔隙压力剖面、地层坍塌压力剖面和地层破裂压力剖面，还要参考该地区的井身结构设计系数，以及邻井的实钻资料来合理的确定井身结构。为钻井施工安全和顺利钻达目的层打下基础。但不同的设计方法需要考虑的因素有所不同，对于的不同地层情况需要采用的设计方法也不一样。

对下部地层的地质情况了解比较清楚的适合采用自下而上的设计方法，自下而上的设计方法根据裸眼井段安全钻进满足的压力平衡、压差卡钻约束条件，自全井最大地层孔隙压力处开始，自下而上逐次设计各层套管下入深度的井身结构设计方法；对于下部地层情况了解不准确的可以采用自上而下的设计方法，在设计中有调整的空间，有利于井身结构的动态设计，避免在实钻中出现钻井事故。自上而下的设计方法根据裸眼井段安全钻进应满足压力平衡、压差卡钻约束条件，在已确定了表层套管下入深度的基础下，从表层套管鞋处开始自上而下逐层设计各层套管下入深度的井身结构设计方法。对于己探明区块的开发井或地质环境清楚的井，采用自下而上的设计方法。对于新探区的探井或下部地层地质环境不清楚的井，采用自上而下和自下而上相结合的方法。

但随着科技的发展，钻井工艺技术的提高，钻井先进的装备的应用，目前面对更多的深井和超深井，并且随之出现的复杂情况也随之发生，仅仅依靠自上而下和自下而上的井身结构设计方法不能满足现场的需要，因此需要考虑井下的复杂情况如易跨塌层、易涌易漏层、盐膏层等，需要在进行井身结构设计时考虑必封点，实现井身结构设计的科学化、合理化。

井身结构是影响油气井钻完井安全和油气生产安全的重要因素，井身结构的合理性、安全性是钻完井成败的关键。

对于复杂井，在最后两层之间增加一层备用套管。这规范的井身结构对于满足地质、钻井及采油等方面的要求起到了非常积极和重要的作用。

《复杂地层深井井身结构与套管强度优化设计》主要针对地层信息存在不确定性的复杂地质环境下对油气井工程设计中深井、超深井井身结构和套管柱强度问题进行了论述。主要内容包括：国内外深井、超深井井身结构对比，地层信息不确定条件下地层压力剖面的构建方法，套管层次及下入深度确定方法，井身结构风险评价，套管钻头系列优选，复杂井况条件下套管柱强度分析与计算，以及套管失效风险评价方法。

《复杂地层深井井身结构与套管强度优化设计》适合从事钻井工程设计与施工的技术人员参考，也可供石油工程相关专业师生与工程技术人员参考。

在坚硬岩石中钻凿大型矿山的主溜井井身直径在5m以上，可以采用竖井基岩普通法据进。如中国兰家火山铁矿2号主溜井自1605m标高以下的井段，就是采用这种施工方法。中、小型集矿溜井或采区溜井，多采用与天井相同的掘进方法。当中型溜井直径在3m以上时，多先开凿断面稍小的天井。然后用凿岩爆破法自上向下刷大至所需的溜井断面。溜井掘进中遇到软弱破碎带或涌水量大的地层时，应及时加固或进行堵水处理，以免增大事后处理的难度和影响溜井的使用寿命。在直溜井掘进过程中要保证溜并中心线不偏斜，井壁平直:斜溜井掘进中要保证底板坡度一致。中心线的水平投影不发生折曲，以减少溜井使用中的堵塞事故和减轻油放矿石对井壁的冲击破坏作用。

20世纪60年代前中国矿山的主溜井井身主要是采用普通法掘进，少量用吊罐法掘进，后来逐渐采用爬罐法掘进和深孔分段爆破法掘进 。

第一章 国内外深井、超深井井身结构对比分析与评价

第一节 国外深井、超深井井身结构分析

第二节 国内深井、超深井井身结构分析

参考文献

第二章 地层信息不确定条件下压力剖面的构建

第一节 地层上覆岩层压力的求取

第二节 含可信度的地层孔隙压力剖面建立

第三节 含可信度的地层坍塌压力和地层破裂压力剖面建立

第四节 钻井液密度安全可信度窗口的确定

参考文献

第三章 套管层次及下入深度确定方法

第一节 套管层次和下深的自下而上设计方法及步骤

第二节 套管层次和下深的自上而下确定方法及步骤

第三节 压力不确定条件下套管层次与下入深度设计方法

参考文献

第四章 井身结构风险分析与定量评价

第一节 含可信度地层压力模型的建立

第二节 含可信度的安全钻井液密度窗口及概率分布的确定

第三节 钻井工程风险的种类及评价方法

第四节 井身结构方案风险分析实例

参考文献

第五章 套管钻头系列优选研究及应用

第一节 套管—井眼间隙配合要求

第二节 套管与钻头尺寸的配合关系优选

第三节 TS1井井身结构的应用情况评价与优化可行性分析

第四节 我国西部非常规井身结构设计方案推荐

参考文献

第六章 复杂井况条件下套管柱强度分析与计算

第一节 深井、超深井套管损坏机理与强度设计考虑因素分析

第二节 均布载荷条件下套管强度计算方法

第三节 非均布载荷作用下套管强度的评价方法

第四节 内壁磨损套管剩余强度评价方法

第五节 管柱下人过程中安全可靠性分析

第六节 实例分析

参考文献

第七章 基于随机理论的套管失效风险评价方法

第一节 套管失效风险评价方法的建立

第二节 套管安全可靠性评价实例

参考文献2100433B