《套管強度校核》PPT課件.ppt

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1、第一節(jié)套管及套管柱強度設(shè)計序言套管柱的主要功能抗擠抗拉抗內(nèi)壓密封對套管的要求圓度壁厚均勻性抗腐蝕最小的流動阻力良好的上扣性能及重復(fù)互換性能耐磨（硬度指標）套管柱的組成由不同強度的套管段組成原因：套管受到各種類型外力作用，須具有一定強度。外載大小、類型不同，所需的強度要求也不同，須有一系列不同尺寸、不同強度的套管。即套管系列。序言套管柱的類型表層套管技術(shù)套管（中間套管）生產(chǎn)套管（油層套管）尾管（技術(shù)尾管、生產(chǎn)尾管）回接套管序言一、套管外載分析與計算1、靜載特點：長期作用、聯(lián)合作用在套管上。類型：軸向拉力徑向外擠壓力徑向內(nèi)壓力彎曲附

2、加拉力溫差應(yīng)力2、動載特點：瞬時地、單一地作用在套管上。產(chǎn)生原因：起下鉆時速度變化產(chǎn)生的動載阻、卡套管時提拉動載摩擦動載碰壓動載密度差產(chǎn)生的附加拉力一、套管外載分析與計算軸向力：自重、浮力外擠壓力內(nèi)壓力作用在套管上的主要載荷應(yīng)是：一、套管外載分析與計算1.外擠壓力管外鉆井液液柱壓力:（水泥不返到井口時，上部有一段套管外為鉆井液。該段套管稱為自由套管）水泥漿液柱壓力地層中流體壓力易流動巖層的側(cè)壓力等一、套管外載分析與計算1.外擠壓力有效外壓力：式中Poe——有效外壓力；Po——外壓力；Pib——支撐內(nèi)壓力。一、套管外載分析與計算1

3、.徑向外擠壓力有效外壓力：表層套管：井漏造成全掏空技術(shù)套管：井漏發(fā)生，但不可能造成發(fā)生全漏空的情況，因此技術(shù)套管的下部還有支撐內(nèi)壓力作用油層套管：一般在采油后期產(chǎn)層壓力降得很低的時候產(chǎn)生最大有效外壓力（開發(fā)后期可能抽油或氣舉采油），因為這時套管內(nèi)的內(nèi)壓力會降得很低。若近似認為內(nèi)壓力為零，則其受載情況與表層套管類似，即為全掏空。一、套管外載分析與計算1.外擠壓力（1）外壓力在水泥面（環(huán)空內(nèi)水泥的頂面）以上應(yīng)按鉆井液液柱壓力計算對于水泥封固段，當發(fā)生上述最大有效外壓力時，管外環(huán)空中的水泥已經(jīng)凝固，水泥環(huán)（水泥漿在環(huán)空內(nèi)凝固后的環(huán)狀水

4、泥石稱為水泥環(huán)）應(yīng)有助于套管承受外壓力，但難于準確計算，因此從安全角度考慮現(xiàn)場上一般將水泥面以下水泥環(huán)段的外壓力也按鉆井液液柱壓力計算。一、套管外載分析與計算1.外擠壓力（2）支撐內(nèi)壓力對于表層套管、油層套管這種可能全掏空的情況，支撐內(nèi)壓力為零。對于技術(shù)套管非全掏空的情況，在漏失面以上（即井深小于漏失面深度的套管段），支撐內(nèi)壓力為零，在漏失面以下（即井深大于漏失面深度的套管段）作用有管內(nèi)鉆井液液柱壓力。因此，要計算支撐內(nèi)壓力，首先要知道漏失面的深度。一、套管外載分析與計算1.徑向外擠壓力（2）支撐內(nèi)壓力漏失面深度確定：假設(shè)下一次

5、鉆進鉆至下一層套管的下入深度（下一井段的目的井深）時發(fā)生井漏，并假設(shè)漏失層的孔隙壓力為地層鹽水柱壓力，根據(jù)壓力平衡關(guān)系可得漏失面深度為：一、套管外載分析與計算鉆井液鹽水HnHL1.外擠壓力（2）支撐內(nèi)壓力對于技術(shù)套管非全掏空的情況，支撐內(nèi)壓力的計算式為（0≤H≤HL）（HL＜H≤HB）一、套管外載分析與計算1.外擠壓力（3）有效外壓力對于表層套管、油層套管這種可能全掏空的情況，需要按全掏空考慮的技術(shù)套管，有效外壓力為對于技術(shù)套管非全掏空的情況，有效外壓力為（0≤H≤HL）（HL＜H≤HB）一、套管外載分析與計算（a）全掏空（b）

6、非全掏空圖7-3有效外擠壓力對比示意圖1——外壓力2——支撐內(nèi)壓力3——有效外壓力全掏空與非全掏空兩種不同的情況下，套管柱所受的有效外壓力不一樣。對于全掏空情況，有效外壓力是井底最大，井口最?。榱悖粚τ诜侨涂涨闆r，有效外壓力是中間大，井口和井底小。顯然，這種不同的外載情況會使套管柱設(shè)計的結(jié)果不同。一、套管外載分析與計算2.內(nèi)壓力套管柱所受的內(nèi)壓力主要來自于鉆井液、地層流體（油、氣、水）壓力以及特殊作業(yè)（如壓井、酸化壓裂、擠水泥等）時所施加的壓力。與外擠壓力類似，對內(nèi)壓力也是分析計算危險工況時的有效內(nèi)壓力。有效內(nèi)壓力為Pie

7、＝Pi－Pob對于表層套管和技術(shù)套管，如果在下一井段鉆進過程中發(fā)生井涌而進行壓井時，套管柱所受的有效內(nèi)壓力最大。而對于油層套管，油井和氣井的情況不一樣，要根據(jù)采油、采氣工藝情況考慮相關(guān)的危險工況。一、套管外載分析與計算徑向內(nèi)壓力：管內(nèi)流體壓力壓裂作業(yè)等增產(chǎn)措施時的壓力一、套管外載分析與計算2.內(nèi)壓力（1）內(nèi)壓力對于表層套管和技術(shù)套管，當在下一井段鉆進過程中發(fā)生井涌而進行壓井時，套管的內(nèi)壓力為井口內(nèi)壓力與管內(nèi)流體（鉆井液與涌入流體——氣、水、油或混合物）的液柱壓力之和。由于井涌情況的多樣性，所以關(guān)于套管內(nèi)壓力的計算有多種方法，常用

8、方法是：一、套管外載分析與計算2.內(nèi)壓力（1）內(nèi)壓力確定井口內(nèi)壓力的三種方法是：1）井口防噴裝置（防噴器及壓井管線等）許用最高壓力。2）套管鞋處附近地層破裂壓力所決定的許用井口壓力。3）下部高壓油氣噴出時可能出現(xiàn)的井口內(nèi)壓力。一、套管外載分析與計算對于油層套管，