【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 p 1 5 0 010p D S g?? ?? ? ? ? ? ? ? 615 00 5 6 7 10? ? ? ? ? ? (Mpa)? mN 1 2 M p app? ? ? ? ，所以 不會(huì)發(fā)生壓差卡鉆，滿足設(shè)計(jì)要求。 1500 1800m? 井段 ? ? 6m 1 8 0 0 p m a x b p 1 8 0 010p D S g?? ?? ? ? ? ? ? ? 618 00 5 6 5 10? ? ? ? ? ? (Mpa)? mN 1 2 M p app? ? ? ? ，所以不會(huì)發(fā)生壓差卡鉆，滿足設(shè)計(jì)要求。 （ 3）確定表層套管的下入深度 1D 取初選點(diǎn) 1 200mD? 2p D 2f e b f k1DS S SD??? ? ? ? ? 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) 9 18001 .1 5 0 .0 6 0 .0 3 0 .0 3200? ? ? ? ? (g/cm )? 由地層破裂壓力梯度表得 3fD1 cm? ? ，fD1fe???且相近，因此取 1 1800mD? 。 （ 4）油層套管下入深度 3 3280m3D? 設(shè)計(jì)結(jié)果 表 21 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表 項(xiàng)目 表層套管 中間套管 油層套管 下深（ m） 200 1800 3280 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) 10 第 3 章 套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì) 套管柱設(shè)計(jì)計(jì)算的相關(guān)公式 1. 某井段的最大外擠壓力 310co d wp gD? ??? （ 31） 式中： cop 為套管柱所受外擠壓力， Mpa； d?為該井段所用泥漿的最大密度， 3g/cm ； wD 計(jì)算點(diǎn)井深， m。 2. 某段鋼級(jí)套管的最大下入深度 3Dd Dn 10g ??? SD ? ? （ 32） 式中： D?為某段鋼級(jí)套管抗外擠強(qiáng)度， MPa； S為抗外擠安全系數(shù)，取 。 3. 套管浮力系數(shù) sdB 1 ????K （ 33） 式中：s?為某段所用鋼材的密度，取 3g/cm。 4. 安全系數(shù) 抗拉安全系數(shù) ? （ 34） 表層套管柱設(shè)計(jì) 按抗外擠強(qiáng)度設(shè)計(jì)由下向上選擇第一段套管 由公式 31 可知最大外擠壓力為： c o 1 d 10 . 0 0 9 8 1 0 . 0 0 9 8 1 1 . 3 1 3 2 8 0 4 2 . 1 1 ( M P a )pD ?? ? ? ? ? 1 4 2 .1 1 1 .1 2 5 4 7 .3 7 ( M p a )D c o DpS? ? ? ? ? ? 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) 11 查《鉆井工藝手冊(cè)上》表 38 選擇第一段套管 表 31 第一段套管鋼級(jí)選擇 鋼級(jí) 外徑 （ mm） 壁厚 （ mm） 均重 （ N/m） 抗拉強(qiáng)度 （ kN） 抗擠強(qiáng)度 （ MPa） 內(nèi)徑 （ mm） ?s （ kN） N80 實(shí)際抗擠安全系數(shù) 1116 0 .8 8 1 1 .4 54 2 .1 1DDcoS p?? ? ? 確定第二段套管的下入深度和第一段套管的使用長(zhǎng)度 1. 查《鉆井工藝手冊(cè)上》表 38 選擇第二段套管 表 32 第二段套管鋼級(jí)選擇 鋼級(jí) 外徑 （ mm） 壁厚 （ mm） 均重 （ N/m） 抗拉強(qiáng)度 （ kN） 抗擠強(qiáng)度 （ MPa） 內(nèi)徑 （ mm） ?s （ kN） N80 1548 由公式 32 可知 第二段套管下入深度為22d4 3 . 2 9 9 2 9 9 8 ( m )1 . 3 1 0 . 0 0 9 8 1 1 . 1 2 5DDD gS??? ? ???，實(shí)際取 2980m，則第一段套管使用長(zhǎng)度為 12 3 2 8 0 2 9 8 0 3 0 0 ( m )L D D? ? ? ? ?。 2. 第一段套管抗拉安全系數(shù)校核、第二段套管抗擠安全系數(shù)校核 浮力系數(shù) ： ? 331 1 1 1 0 2 9 1 . 9 3 0 0 1 0 8 7 . 4 9 ( K N )W q L ??? ? ? ? ? ? 331 1 1 1 0 0 . 8 3 2 2 9 1 . 9 3 0 0 1 0 7 2 . 8 ( K N )cBW K q L ??? ? ? ? ? ? ? 抗拉安全系數(shù)為： 1111 9 0 3 .8 2 1 .7 6 1 .38 7 .4 9TT FS W? ? ? ? 抗拉滿足要求。 第二段抗擠安全系數(shù) 2224 3 . 2 9 9 1 . 1 3 1 . 1 2 50 . 0 0 9 8 1 0 . 0 0 9 8 1 1 . 3 1 2 9 8 0DDdS D? ?? ? ? ??? 滿足抗擠要求。 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) 12 確定第三段套管的下入深度和第二段套管的使用長(zhǎng)度 1. 查《鉆井工藝手冊(cè)》表 38 選擇第二段套管 表 33 第三段套管鋼級(jí)選擇 鋼級(jí) 外徑 （ mm） 壁厚 （ mm） 均重 （ N/m） 抗拉強(qiáng)度 （ kN） 抗擠強(qiáng)度 （ MPa） 內(nèi)徑 （ mm） ?s （ kN） J55 第三段套管下入深度為33d3 3 . 8 5 3 2 3 4 7 ( m )1 . 3 1 0 . 0 0 9 8 1 1 . 1 2 5DDD gS??? ? ???，實(shí)際取 2330m，則第二段套管使用長(zhǎng)度為 23 2 9 8 0 2 3 3 0 6 5 0 ( m )L D D? ? ? ? ?。 2. 第二段套管抗拉安全系數(shù)校核、第三段套管抗擠安全系數(shù)校核。 332 2 2 1 0 2 4 8 . 1 6 5 0 1 0 1 6 1 . 1 3 5 (K N )W q L ??? ? ? ? ? ? 332 2 2 1 0 0 . 8 3 2 2 4 8 . 1 6 5 0 1 0 1 3 4 . 1 7 ( K N )cBW K q L ??? ? ? ? ? ? ? 第二段套管抗拉安全系數(shù)： 22121548 6 . 2 3 1 . 38 7 . 4 9 1 6 1 . 1 3 5TT FS WW? ? ? ??? 滿足抗拉要求。 第三段抗擠安全系數(shù)： 33 3 3 . 8 5 3 1 . 3 3 1 . 1 2 50 . 0 0 9 8 1 3 0 . 0 0 9 8 1 1 . 3 1 2 3 3 0DD dS D? ?? ? ? ??? 滿足抗擠要求。 確定第四段套管的下入深度和第三段套管的使用長(zhǎng)度 1. 查《鉆井工藝手冊(cè)》表 38 選擇第四段套管 表 34 第四段套管鋼級(jí)選擇 鋼級(jí) 外徑 （ mm） 壁厚 （ mm） 均 重 （ N/m） 抗拉強(qiáng)度 （ kN） 抗擠強(qiáng)度 （ MPa） 內(nèi)徑 （ mm） ?s （ kN） J55 第四段套管下入深度為44d2 7 .8 5 5 1 9 3 2 ( m )1 .3 1 0 .0 0 9 8 1 1 .1 2 5DDD gS??? ? ???，實(shí)際取 1930m。 已超過(guò)水泥面，應(yīng)考慮下部套管的重量引起的抗擠強(qiáng)度的降低，按雙向應(yīng)力設(shè)計(jì)套管柱。 2. 水泥面處抗擠及抗拉校核 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) 13 水泥面以下第三段套管長(zhǎng) 50m,其重量為： 333 3 3 1 0 2 4 8 . 1 5 0 1 0 1 2 . 4 0 5 ( K N )W q L ??? ? ? ? ? ? 333 3 3 1 0 0 . 8 3 2 2 4 8 . 1 5 0 1 0 1 0 . 3 2 1 ( K N )cBW K q L ??? ? ? ? ? ? ? 水泥面處受到拉伸載荷： 1 2 3 7 2 . 8 1 3 4 . 1 7 1 0 . 3 2 1 2 1 7 . 2 9 1 ( K N )c c cW W W? ? ? ? ? ? 由32 1 7 .2 9 1 18%1 2 1 4 .4ZS?? ??， 查《石油工程》圖 96? 雙向應(yīng)力橢圓可知， 90%s??? ? ，因此，套管受拉后抗擠強(qiáng)度降低為： 3 39。 39 6 % 0 .9 0 3 3 .8 5 3 3 0 .4 6 8 ( M p a )DD??? ? ? ? ?， 水泥面處抗擠安全系數(shù) 339。 3 0 . 4 6 8 1 . 0 4 1 . 1 2 50 . 0 0 9 8 1 0 . 0 0 9 8 1 1 . 3 1 2 2 8 0DD dS D? ?? ? ? ???水 泥 面 水 泥 面 所以水泥面處不滿足抗擠強(qiáng)度。 采用試算法， 將第二段套管長(zhǎng)度增長(zhǎng)，即減少第三段的下入深度，提高其底部的抗擠系數(shù)，以補(bǔ)償雙向應(yīng)力的影響。假設(shè)第二段套管長(zhǎng)度增加 500m。則第二段套管頂部抗拉安全系數(shù)： 22 12 1548 4 . 1 5 1 . 38 7 . 4 9 2 4 8 . 1 1 1 5 0 / 1 0 0 0TT FS WW? ? ? ?? ? ? 水泥面處受到拉伸載荷為： 31 2 39。 7 2 . 8 0 . 8 3 2 2 4 8 . 1 7 0 0 1 0 2 1 7 . 3 ( K N )ccWW ?? ? ? ? ? ? ? 2 1 7 .3 1 2 .3 %1 7 6 5 .9ZS?? ??， 查《石油工程》圖 96? 雙向應(yīng)力橢圓可知， 93%s??? ? ，因此，套管受拉后抗擠強(qiáng)度降 低為： 2 39。 29 3 % 0 .9 3 4 3 .2 9 9 4 0 .2 6 8 ( M p a )DD??? ? ? ? ?， 水泥面處抗擠安全系數(shù) 239。 4 0 . 2 6 8 1 . 3 7 1 . 1 2 50 . 0 0 9 8 1 0 . 0 0 9 8 1 1 . 3 1 2 2 8 0DD dS D? ?? ? ? ???水 泥 面 水 泥 面 所以水泥面處滿足抗擠強(qiáng)度。 第三段套管受拉后抗擠校核： 332 39。39。 2 2 39。39。 1 0 2 4 8 . 1 1 1 5 0 1 0 2 8 5 . 3 1 5 ( K N )W q L ??? ? ? ? ? ? 332 39。39。 2 2 39。39。 1 0 0 . 8 3 2 2 4 8 . 1 1 1 5 0 1 0 2 3 7 . 3 8 ( K N )cBW K q L ??? ? ? ? ? ? ? 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) 14 1 2 39。 39。 7 2 . 8 2 3 7 . 3 8 3 1 0 . 1 8 ( K N )c c cW W W? ? ? ? ? 33 1 0 .1 8 25%1 2 1 4 .4ZS?? ??， 查《石油工程》圖 96? 雙向應(yīng)力橢圓可知， 85%s??? ? ，因此，套管受拉后抗擠強(qiáng)度降低為： 3 39。 38 5 % 0 .8 5 3 3 .8 5 3 2 8 .7 7 5 ( M p a )DD??? ? ? ? ?， 第三段套管抗擠安全系數(shù) 339。339。2 8 . 7 7 5 1 . 2 2 5 1 . 1 2 50 . 0 0 9 8 1 0 . 0 0 9 8 1 1 . 3 1 1 8 3 0DDdS D? ?? ? ? ???3 因此抗擠符合要求。 第三段套管使用長(zhǎng)度的確定： 假設(shè)第三段套管設(shè)計(jì)到井口，第三段長(zhǎng)度 3 39。 3 2 8 0 1 1 5 0 3 0 0 1 8 3 0 ( m )L ? ? ? ? 第三段套管重量： 333 39。 3 3 39。 1 0 2 4 8 . 1 1 8 3 0 1 0 4 5 4 . 0 2 3 (K N )W q L ??? ? ? ? ? ? 第三段套管抗拉安全系數(shù)： 33 1 2 39。 39。 3 39。 1 2 0 9 . 9 1 . 4 6 1 . 38 7 . 4 9 2 8 5 . 3 1 5 4 5 4 . 0 2 3TT FS W W W? ? ? ?? ? ? ? 抗拉符合