钻井条件下井身结构优化设计要点分析

宋杨

摘要：井身优化设计对钻井工作至关重要，并在井下施工出现问题时，可能发生各类危险事故.由于该技术主要应用于地质条件较复杂的地区，井身设计难度较大。在优化该类钻井技术下的井身结构时，必须严格遵守设计步骤，保证设计工作的顺利进行。

关键词：钻井工程、井身结构、优化设计

前言：

井身设计是钻井工作设计的重要内容之一，它不仅关系到钻井的安全和成功，同时也提高了钻井的经济效益。合理设计井身结构，尽可能避免泄漏、喷射、坍塌，随着对钻井客观规律的认识的加深，钻井设备的改进，钻井技术的发展和以前测试过的井身结构的提高不能适应钻井的实际条件和要求，优化井身结构需要改进和改进

1.影响井身结构的因素

1.1地层压力

地层压力包括地层孔隙率压力，地层孔隙层的压力-岩漆中液体的压力，地层断裂压力-在周应力大于岩体抗拉强度的情况下，由井壁进行的临界井液柱压力，在钻井过程中，地层压力是确定窗密度和井身结构的基础，安全性取决于什么，因此，准确确定地层压力和编制地层压力剖面是合理设计井身结构的前提井。

1.2工程系数

现代井身设计方法是基于井与地层之间的压力平衡，因此，准确确定井身设计设计系数直接影响井身的合理设计.井身结构系数包括吸入压力和波动压力系数、储层断裂压力系数、井流量系数，由于上述工程系数随井深而变化，在设计过程中，应运用工程系的意义，在钻井过程中套管在井中形成振荡压力，管柱分散产生波浪，吸入压力由柱向上上升，因此在设计井身时必须考虑到这种压力波动，由套管升降引起的吸入压力系数和波动压力系数受套管下降速度等因素的调节，钻井液粘度、钻井液剪切、环形间隙、钻井液密度和环形节流（如在其他条件相同的情况下，振动压力随井深的增加而增大，随环空间间隙的增加而减小，并且随着导向井偏心度的增加而减小。因此，必须根据现场的具体工作条件和体积大来确定这些系数这是由于预测地层破裂压力的误差，这在很大程度上取决于断裂压力预测的准确性。在设计时，应根据地层破裂压力预测或试验结果确定某工程系的数值.这一比率表明最大入井岩体的压力系数大于所用钻井液的最大允许密度值，这取决于地层压力预测的准确性，也取决于站的控制能力（例如，在裸井钻井时，当钻井液柱压力与地层孔隙空间压力相差过大时，这不仅降低了机械钻井的速度，但也导致了差动钻井和柱流的紧急情况，由于各块地层条件、钻井液性能的不同，钻井工具设计、钻井技术措施等。

2.井身设计方法

井身结构的本质是确定套管水平和下潜深度。在传统的井身设计方法中，主要保证，在钻井过程和井喷过程中不会发生地层断裂，以及保证套管钻探下钻时不发生压差钻探事故，主要有自下而上和从上到下确定套管各层的分层下潜深度。从下到上梯子的井身结构允许确定下潜深度从下到上的每层套管，同时确保套管下潜深度最小，成本最低，套管的合理性取决于对下层厚度特性的了解是否准确，而从上到下管的井身设计方式则由套管深度决定基于上述水平面数据，且不受下层影响，便于井身动态设计，各柱输入深度最深。在这种情况下，套管的余量足以进行后续钻探，以确保顺利向目标级推进。对于高压深井（特别是深井），在同一地层上有许多压力系统，上述油井井身结构设计存在一定的缺陷，由于设计过程中只考虑了地层压力剖面，许多复杂的钻孔无法反映在地层压力剖面上，例如容易流动的地层，盐层等要想施工成功，必须及时关闭上述复杂设施，在采取上述措施时，首先要确定所需点的位置，这对井身的设计非常重要。包括物体要封存，地质复杂度要封存，物體要根据压力剖面封存，以确定深度套管，且地质复杂度要封存，包括易破坏地层、地层地层、地层地层地层、裂缝岩溶，断裂带地层等，因此在设计井身结构时，应根据具体地层先确定强制点的位置，然后，结合传统的设计方法，技术套管的尺寸和深度，以及表层柱和水平面，以确定井身的具体结构。

井眼结构优化原理

（1）满足钻井作业要求，有利于安全、快捷、低成本钻井。

（2）套管尺寸应满足操作要求、性能改进措施和地下作业。

（）尽可能使用套管和钻头的标准API系列。

（4）在选择表面柱时，应考虑井口常规防喷装置的规格。

（5）在符合下柱及灌注水泥的规定下，使用较小的柱/孔隙大小减小套管和井的尺寸（最小间距≥9.5mm）。

（6）尽量利用8 3/8’-9 1/2’延长钻探段的长度。

（7）应保留勘探地质条件的套管开发方案

如有必要，可增加一层套管。

（8）有利于提高钻井速度，降低钻井成本。

3.关于井身结构优化

对于压力控制钻井条件下的井身设计，其设计过程可分为七个阶段：根据现有地质情况对套管分散深度进行了精确计算;根据套管位置岩体破碎的地质压力计算套管深度，确定掘进时的泥浆密度钻井;+通过计算泥浆密度确定钻井液的最小密度值及其初始值;-根据套管的额定下降深度确定下降深度，根据初始值确定螺距并确定深度，计算泥浆的螺距和密度;切特确定提高钻井液密度的步骤，逐步提升钻井液，重复第四步，连续计算到钻井液密度的最大值;将每个套管的计算深度与套管的最大深度进行比较，确定为套管的最终下降深度，且其深度与钻井液密度一致，具有有限的泥浆密度;巴西重申确定下一层至目标层套管深度的第二至第六阶段。

结论：

优化井身结构对钻井作业至关重要，并在井身结构出现问题时，可能发生各类危险事故.压力钻井由于这项技术主要应用于地质条件较复杂的地区，井眼设计难度较大。在优化该类钻井机械的井身结构时，必须严格遵守设计阶段，保证设计工作的顺利进行。

参考文献：

[1]巨翔，吕永鹏，程汉列.井身结构优化及必封点确定方法[J].辽宁化工.2016（12）.1540-1542

[2]杨哲，李晓平，万夫磊.四川长宁页岩气井身结构优化探讨[J].钻采工艺.2021（03）.20-23

[3]何鑫.大斜度定向井钻井优化设计[J].中国石油和化工标准与质量.2020（09）.226-227

[4]崔月明，史海民，张清.吉林油田致密油水平井优快钻井完井技术[J].石油钻探技术.2021（02）.9-13