【正文】 生產(chǎn)中特殊作業(yè)（壓裂、酸化、注水）時(shí)的外來(lái)壓力。當(dāng)井口敞開時(shí)，套管內(nèi)壓力等于套管內(nèi)流體產(chǎn)生的壓力；當(dāng)井口關(guān)閉時(shí)，內(nèi)壓力等于井口壓力與流體壓力之和。通常井口內(nèi)壓力有三種確定方式：（1）假定套管內(nèi)完全充滿天然氣，則井口處內(nèi)壓力近似表示為： Pi=Pgas/104GL式中：Pi—井口內(nèi)壓力，Mpa Pgas—井底天然氣壓力，Mpa L—井深，m G—天然氣與空氣密度之比，一般取G=（2）以井口防噴器能承受的壓力作為井口內(nèi)壓力。（3）以套管鞋處的地層破裂壓力值決定井口內(nèi)壓力。 Pi=L(Gf+ΔGf)Gf—套管鞋處地層破裂壓力梯度，MPa/mΔGf—附加系數(shù)。 在上述三種方案中，一般采用套管內(nèi)完全充滿天然氣時(shí)的井口處內(nèi)壓力來(lái)計(jì)算。即第一種情況。 套管的抗內(nèi)壓強(qiáng)度指套管在內(nèi)壓力作用下發(fā)生爆列時(shí)的內(nèi)壓值。 套管的抗內(nèi)壓安全系數(shù)： Si=P理/PiP理—套管最小屈服強(qiáng)度下的抗內(nèi)壓力，MPa；Pi—計(jì)算點(diǎn)處實(shí)際承受的內(nèi)壓力。（二）套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法等安全系數(shù)法：基本思路是各危險(xiǎn)載面上的最小安全系數(shù)等于或大于給定的安全系數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)，先考慮下部套管抗擠（通常水泥面以上磁管外應(yīng)考慮雙軸應(yīng)力，再考慮上部套管應(yīng)滿足抗拉及抗內(nèi)壓要求）。邊界載荷法（拉力余量法）：此法抗擠強(qiáng)度設(shè)計(jì)與等安全系數(shù)法相同?？估瓘?qiáng)度采用：以抗拉設(shè)計(jì)的第一段套管的可用強(qiáng)度=抗拉強(qiáng)度/安全系數(shù)；邊界載荷（拉力余量）=抗拉強(qiáng)度可用強(qiáng)度。以抗拉設(shè)計(jì)的第二段套管的可用強(qiáng)度=抗拉強(qiáng)度邊界載荷以各段均按同一個(gè)邊界載荷來(lái)用可用強(qiáng)度。優(yōu)點(diǎn)：套管各段邊界載荷相等，套管受拉時(shí)，各段拉伸余量相等，避免浪費(fèi)。最大載荷法：基本思路是將套管按表層、技套、油層分類，每一類套管按其外載性質(zhì)大小進(jìn)行設(shè)計(jì)。其方法為：先按內(nèi)壓力篩選套管，再按有效外擠力及拉應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)。AMOCO法，獨(dú)特之處：抗擠考慮受拉影響（雙軸），計(jì)算外載時(shí)考慮按箍處受力，計(jì)算內(nèi)壓時(shí)考慮抗應(yīng)力影響。BEB法：圖解法，計(jì)算外擠內(nèi)壓時(shí)考慮拉力的影響，拉應(yīng)力按浮重計(jì)算，并考慮浮力作用在套管鞋底部截面上使底部受壓應(yīng)力。前蘇聯(lián)設(shè)計(jì)方法：該方法比較繁瑣，一般不常應(yīng)用，略。目前，我國(guó)常采用等安全系統(tǒng)法和BEB法。（三）套管伸長(zhǎng)與回縮套管在外力作用下伸長(zhǎng)ΔL=FL/AEF—外力，N；L—套管總長(zhǎng)，m；A—套管截面積，m2；E—套管鋼材的彈性模量，E=206106Kpa=206109Pa 套管在自重作用下的伸長(zhǎng)Δl=WL2/2AEW—單位長(zhǎng)度套管所產(chǎn)生的重力，N/m 套管在泥漿中（下入井后）的伸長(zhǎng)——經(jīng)驗(yàn)公式Δl=L2107ρm—鉆井液密度，g/cm3 套管在熱應(yīng)力作用下，伸長(zhǎng)（縮短）量Δlr=LζΔTζ—為鋼材料的熱膨脹系數(shù)；ζ=106m/m℃ΔT—套管變形前后的溫差，℃在井眼中，由于溫度變化作用，套管伸縮量Δl=ΣliΔTiζ固井后套管回縮距計(jì)算固井后，由于下部封固段水泥的凝固，使井口套管承受的自重明顯減少，原來(lái)已拉伸的套管會(huì)由于受力的減少而回縮，因此要求從井口斜放套管回縮的距離，以保證套管不致于被拉段。套管回縮距計(jì)算，公式：ΔL=L自/10E（L固ρ鋼L總ρm）ΔL—套管回縮距，m； L自—自由段套管長(zhǎng)度，m；L固—封固井段套管長(zhǎng)度，（封固段長(zhǎng)）m；L總—套管總長(zhǎng)，m；ρ鋼—鋼的密度，g/cm3；ρm—泥漿密度，g/cm3；E—鋼的彈性模量，108KPa。 鉆井測(cè)試手冊(cè)P350頁(yè)也提供了一套經(jīng)驗(yàn)公式：ΔL=107ρm—泥漿密度，g/cm3； L固—封固段套管長(zhǎng)度，m； l—自由套管長(zhǎng)度，m（四）定向井套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)在彎曲井段，套管彎曲應(yīng)力對(duì)套管抗拉抗內(nèi)壓強(qiáng)度影響較大。定向井中套管管體允許的彎曲半徑，推薦使用下式：R=ED/200YPK1K2 式中：R—允許的套管彎曲半徑，cm E—鋼材彈性模量，206106Kpa D—套管外徑，cm YP—鋼材的屈服極限，KPa,甲方手冊(cè)P206表3—18 K1—抗彎安全系數(shù)， K2—螺紋聯(lián)接處的安全系數(shù)，K=3 井眼曲率K與井眼軌跡半徑R0關(guān)系 R0=5730/K R0—井眼軌跡半徑 K—曲率（176。/）要想使套管安全入井，必須滿足：RR0套管彎曲應(yīng)力σ彎=DE/200R0=DEK/1146000σ彎—定向井套管產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力K—井眼曲率（全角變化率），176。/100m 定向井內(nèi)允許的套管軸向當(dāng)量載荷Q=W+σ彎AQ—套管柱上的軸向當(dāng)量載荷，KN；W—彎曲套管以下所有套管重點(diǎn)，KN；A—套管壁截面積，cm2。 定向井眼上提套管時(shí)的摩擦阻力F=fwisinaF—摩擦阻力，KN；Wi—套管段重，KN；f—摩擦系數(shù)，,a—段井斜角 上提套管安全系數(shù)S=套管抗拉強(qiáng)度/合成提力+累計(jì)摩擦力 二、注水泥設(shè)計(jì)（一）壓穩(wěn)壓穩(wěn)設(shè)計(jì)的目的在于固井時(shí)和固井后水泥漿侯凝過程中，環(huán)空液柱壓力大于地層壓力，小于地層孔隙壓力，保證既能壓穩(wěn)地層（尤指高壓層），防止發(fā)生油氣水竄入水泥環(huán)；又能有效地杜絕壓漏地層。壓穩(wěn)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素（1）環(huán)空鉆井液密度及鉆井液柱壓力；（2）前置液、密度、隔離段長(zhǎng)及液柱壓力。（3）水泥漿柱的分段密度、段長(zhǎng)，液柱壓力。（4）流動(dòng)阻力；（5）地層孔隙壓力（高壓層）；（6）地層破裂壓力。壓穩(wěn)設(shè)計(jì)滿足條件（1）高壓層井段環(huán)空液柱壓力地層孔隙壓力（2）欠壓易漏井及環(huán)空液柱壓力地層破裂壓力在高壓層與漏失層在一口井同時(shí)存在的情況下，固井設(shè)計(jì)必須以壓穩(wěn)為前提條件。（二）流體方案設(shè)計(jì)水泥漿方案（1）水泥漿密度。水泥漿密度必須滿足地層防漏要求和封固井段的特點(diǎn)要求。（2）水泥漿配方。水泥漿配方的選擇以確定的水泥漿密度、井深、井溫和地層水、氣特點(diǎn)來(lái)選擇。一般來(lái)說(shuō)，按照井深和地層水特點(diǎn)來(lái)選擇油井水泥級(jí)別（A級(jí)運(yùn)用于01828m，G級(jí)適用于02440m），根據(jù)井底溫度選擇抗高溫外加劑，包摻料，根據(jù)地層壓力、滲透性確定水泥漿的防竄、防滲性能。目前，在大慶地區(qū)，一般調(diào)整井、開發(fā)井均采用A級(jí)水泥，井深大于1800m的探井，采用G級(jí)油井水泥，深井（3000m以上）全部采用G級(jí)混石英砂抗高溫水泥漿體系。（3）水泥漿主要性能要求稠化時(shí)間：滿足施工要求，一般情況下要求不低于施工時(shí)間加1小時(shí)30分鐘。流動(dòng)度：要求≥220mm。失水：根據(jù)油藏特點(diǎn)不同而不同，一般低滲油藏對(duì)油層保護(hù)要求較高時(shí)，采用低失水水泥漿，失水量控制在300ml以下，有特殊要求的按要求調(diào)節(jié)水泥漿失水量。初始稠度：要求水泥漿必須有較低的初始稠度（≤15Bc）?？箟簭?qiáng)度：為滿足完井期間射孔、酸化壓裂等作業(yè)要求，水泥石必須有足夠的抗壓強(qiáng)度。對(duì)常規(guī)水泥漿，要求水泥石的抗壓強(qiáng)度：24小時(shí)18MPa，48小時(shí)20MPa；對(duì)低密度水泥漿，24h抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于12MPa，48h抗壓強(qiáng)度大于14MPa。前置液方案使用前置液的目的在于有效沖洗附著在井壁和管壁上的殘余鉆井液，隔離鉆井液和水泥漿，并適應(yīng)調(diào)節(jié)環(huán)空液柱壓力，為替凈和壓穩(wěn)創(chuàng)造條件。前置液包括沖洗液和隔離液。（1）前置液方案選配依據(jù)選配前置液方案主要依據(jù)鉆井液類型，關(guān)鍵時(shí)確定沖洗液。一般來(lái)說(shuō)，使用油基鉆井完井，附著在井壁及管壁上的油膜難以沖洗，要求沖洗液必須對(duì)油膜有較強(qiáng)的乳化沖洗效果。而一般的水包油鉆井液體系則易于沖洗，因而對(duì)沖洗液選擇條件較為寬松。（2）前置液的性能要求與鉆井液和水泥漿具有良好的相容性；沖洗液密度滿足壓穩(wěn)要求。頂替液頂替液設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于平衡施工過程中管內(nèi)外壓差，降低施工壓力，保證施工安全。在地面設(shè)備許可的條件下，應(yīng)盡可能采用較低密底的鉆井液或者采用清水做頂替液，以減少或避免固井后鉆井液中固相沉淀而出現(xiàn)的假水泥塞。（三）注水泥施工參數(shù)設(shè)計(jì)井眼容積 Vw=∑πDi2ΔHi/4式中Vw為封固段井段容積；ΔHi、Di2分別為第I井段段長(zhǎng)及對(duì)應(yīng)的井徑。套管外容積即封固段內(nèi)由套管外所圍的圓柱所占的體積。 Vc=πDi2H/4式中Vc為套管外容積，Dc為套管外徑，H為封固段長(zhǎng)度。環(huán)形容積井壁和套管之間環(huán)空所占的體積。 Va=VwVc水泥塞體積指碰壓座（浮箍、承托環(huán)、阻流板等）到井底之間的一段套管內(nèi)容積，固井后，這里充滿水泥。 Vs=π(Dc2t)2（LLs）/4式中Vs為水泥塞體積，t為套管壁厚，L為井深，Ls為碰壓座下深。設(shè)計(jì)水泥體積 Vcem=Va+Vs+Vf式中，Vf為水泥漿附加量，附加系數(shù)依據(jù)地區(qū)注水泥經(jīng)驗(yàn)系數(shù)而定。干水泥用量 M=Vcem/q式中M為干水泥用量，q為單位水泥造漿體積。造漿量q因水泥漿配方、性能要求不同而不同。一般常規(guī)水泥漿（A、G級(jí)原漿）每袋水泥造漿量可用下式表示： q=+()/(ρc1)式中ρc為設(shè)計(jì)水泥漿密度。替鉆井液量 Vt=∑vilivI、lI分別表示生位以上不同壁厚管柱的每米內(nèi)容積和段長(zhǎng)。用水量計(jì)算總用水量=注隔離液用水+注水泥漿用水+頂替用水+洗車用水施工泵壓計(jì)算 PP=（PHAPHc）+ΔP式中PP表示施工最高壓力；PHA表示環(huán)空液柱最高壓力，PHC表示管內(nèi)液柱壓力，ΔP為流動(dòng)阻力，可用下式表示為： ΔP=L—套管長(zhǎng)度，m；ρ—流體密度，g/cm3；V—流速，m/s；D—套管直徑，cm；f—流體范圍摩抗系數(shù)，f=+當(dāng)Re=2100時(shí)，f=ΔP也可以用以下經(jīng)驗(yàn)公式表示 ： ΔP=+（34）MPa。式中L為井深。井底循環(huán)溫度計(jì)算 T=T0+108L/168式中，T為井底循環(huán)溫度（℃），T0為循環(huán)出口溫度（℃），L為井深。第五章 常見固井事故應(yīng)急預(yù)案循環(huán)洗井階段循環(huán)洗井壓力過高怎么辦？理論上講，循環(huán)壓力只應(yīng)是沿程阻力作用的結(jié)果。如果由于①洗井不充分，泥漿中固相含量過高；②泥漿粘度以及切力過高；③井壁坍塌脫落造成環(huán)空不暢等原因，應(yīng)加大洗井排量或處理泥漿性能后使壓力降至正常值以后方可施工。如果是由于環(huán)空間隙過小，導(dǎo)致環(huán)空流速過快，應(yīng)適當(dāng)降低洗井排量，以防止沖毀井壁或坍塌。在洗井過程中發(fā)現(xiàn)泥漿中有油氣顯示應(yīng)如何處理？首先應(yīng)判斷是否是油氣侵造成的，如長(zhǎng)時(shí)間大量的油氣顯示，則應(yīng)提高泥漿比重，延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間，適當(dāng)提高洗井排量，直至油氣消失。在洗井過程中如發(fā)現(xiàn)水浸造成泥漿密度有明顯降低，應(yīng)怎么辦？答:應(yīng)提高泥漿比重。循環(huán)洗井時(shí)如發(fā)現(xiàn)微漏應(yīng)如何處理？答：應(yīng)繼續(xù)加大排量循環(huán)，如漏失加重，應(yīng)進(jìn)行堵漏處理，如循環(huán)一段時(shí)間以后，形成泥餅，微漏停止，方可固井。鉆進(jìn)井漏處理以后如果在循環(huán)洗井時(shí)泥漿多返，應(yīng)如何處理以待固井？答：應(yīng)延長(zhǎng)洗井時(shí)間，適當(dāng)增大洗井排量，提高泥漿比重。井口出砂的原因有幾種？答：一是井底鉆屑沒有完全清洗出來(lái)。如果是由于泥漿性能問題，應(yīng)調(diào)整泥漿性能，使其便于攜屑，縮