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第一节 套管及套管柱强度设计
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序言
套管柱的主要功能 对套管的要求
抗挤 抗拉 抗内压
圆度 壁厚均匀性 抗腐蚀 最小的流动阻力
密封
良好的上扣性能及重复互 换性能
耐磨（硬度指标）
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序言
套管柱的组成 由不同强度的套管段组成
原因：
套管受到各种类型外力作用，须具有一定 强度。 外载大小、类型不同，所需的强度要求也 不同，须有一系列不同尺寸、不同强度的 套管。即套管系列。
概述
3、固井工程步骤
注水泥 ➢ 下完套管之后，把水泥浆泵入套管内，再ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ钻井液把水泥浆 顶替到管外环形空间设计位置的作业称之为注水泥。
➢ 水泥头：安装在套管柱的最上端，内装有上、下胶塞。
下胶塞的作用是与隔离液（一种专门配制的液体，用以隔离钻井液 与水泥浆）一道，将水泥浆与钻井液隔离开，防止钻井液接触水泥 浆后影响水泥浆的性能。下胶塞为中空，顶部有一层橡胶膜，该膜 在压力作用下可压破
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序言
套管柱的类型 表层套管 技术套管（中间套管） 生产套管（油层套管） 尾管（技术尾管、生产尾管） 回接套管
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一、套管外载分析与计算
1、静载 特点：长期作用、联合作用在套管上。 类型： 轴向拉力 径向外挤压力 径向内压力 弯曲附加拉力 温差应力
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一、套管外载分析与计算
2、动载
向井内下入套管，并向井眼和套管之间的环形 空间注入水泥的施工作业称之为固井。包括下套管和 注水泥。
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概述
2、工艺介绍 下套管 注水泥 候凝 检测评价
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概述
3、固井工程的步骤
下套管 ➢ 套管由接箍和本体组成。 ➢ 套管柱由单根套管+浮箍+引鞋
图7-1 单根套管示意图 1——接箍 2——套管本体
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➢表层套管：井漏造成全掏空 ➢ 技术套管：井漏发生，但不可能造成发生全漏空的情况
，因此技术套管的下部还有支撑内压力作用 ➢ 油层套管：一般在采油后期产层压力降得很低的时候产
生最大有效外压力（开发后期可能抽油或气举采油）， 因为这时套管内的内压力会降得很低。若近似认为内压 力为零，则其受载情况与表层套管类似，即为全掏空。
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一、套管外载分析与计算
1.外挤压力 （2）支撑内压力
对于表层套管、油层套管这种可能全掏空的情况，支撑内压力 为零。
对于技术套管非全掏空的情况，在漏失面以上（即井深小于漏 失面深度的套管段），支撑内压力为零，在漏失面以下（即井 深大于漏失面深度的套管段）作用有管内钻井液液柱压力。
➢ 候凝时间通常为24小时或48小时，也有72小时或几小时的 ，候凝时间的长短视水泥浆凝固及强度增长的快慢而定。 候凝期满后。
测井进行固井质量检测和评价
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概述
（a）
（b）
（c）
（d）
（e）
图7-2 注水泥工艺流程示意图
（a）循环钻井液 （b）注隔离液和水泥浆 （c）替浆 （d）替浆 （e）碰压
1——压力表 2——上胶塞 3——下胶塞 4——钻井液 5——浮箍 6——引鞋
水泥环有可靠的密封
环空封固段不窜、不漏、胶结 良好，能经受高压挤注的考验
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概述
7、固井工程的特殊性
(1)是一次性工程,如果质量不好,一般情况下难以补救; (2)是隐蔽性工程,主要流程在井下,施工时不能直接观察,
质量控制往往决定于设计的准确性和准备工作的好坏, 受多种因素的综合影响; (3)影响后续工程的进行; (4)是一项花钱多的工程; (5)施工时间短,工序内容多,作业量大,是技术强的工程.
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一、套管外载分析与计算
1.外挤压力 （1）外压力
在水泥面（环空内水泥的顶面）以上应按钻井液液柱压力计算 对于水泥封固段，当发生上述最大有效外压力时，管外环空中
的水泥已经凝固，水泥环（水泥浆在环空内凝固后的环状水泥 石称为水泥环）应有助于套管承受外压力，但难于准确计算， 因此从安全角度考虑现场上一般将水泥面以下水泥环段的外压 力也按钻井液液柱压力计算。
特点：瞬时地、单一地作用在套管上。
产生原因：
起下钻时速度变化产生的动载 阻、卡套管时提拉动载 摩擦动载 碰压动载 密度差产生的附加拉力
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一、套管外载分析与计算 作用在套管上的主要载荷应是：
轴向力：自重、浮力 外挤压力 内压力
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一、套管外载分析与计算
1.外挤压力 管外钻井液液柱压力:（水泥不返
上胶塞为实心，其作用是隔离顶替用的钻井液与水泥浆；
破膜：下胶塞坐落在浮箍上后，在压力作用下破膜
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概述
3、固井工程步骤
碰压：当其坐落在已坐于浮箍上的下胶塞上之后，地面压力将 很快上升一定值（称为碰压），该信号说明水泥浆已顶替到位 ，施工结束。
侯凝： ➢ 注入井内的水泥浆要凝固并达到一定强度后才能进行后续 的钻井施工或是其它施工，因此，注水泥施工结束后，要 等待水泥浆在井内凝固，该过程称为候凝；
到井口时，上部有一段套管外为钻 井液。该段套管称为自由套管） 水泥浆液柱压力 地层中流体压力 易流动岩层的侧压力等
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一、套管外载分析与计算
1.外挤压力 有效外压力：
Poe Po Pib
式中 Poe——有效外压力； Po——外压力； Pib——支撑内压力。
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一、套管外载分析与计算
1.径向外挤压力 有效外压力：
因此，要计算支撑内压力，首先要知道漏失面的深度。
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一、套管外载分析与计算
1.径向外挤压力 （2）支撑内压力
HL Hn
漏失面深度确定：假设下一次钻进钻至下 一层套管的下入深度（下一井段的目的井 深）时发生井漏，并假设漏失层的孔隙压
第七章 固 井
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第七章 固 井
概述 第一节 套管及套管柱强度设计 第二节 油井水泥 第三节 影响注水泥质量的因素
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概述
1、固井工程的概念 为了加固井壁，保证继续钻进，封隔油、气和
水层，保证勘探期间的分层试油及在整个开采中合理 的油气生产，为此下入优质钢管，并在井筒与钢管环 空充填好水泥的作业，称为固井工程。
7——水泥浆 8——隔离液 9——钻井液
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概述
4、固井目的
封隔易塌、易漏等复杂地层，保证钻井顺利 进行 封隔油气水层，建立油气流出通道，防止产 层间互窜 进行增产措施 安装井口
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概述
5、固井内容
套管与下套管 水泥与注水泥
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概述
6、对固井质量的要求
套管有足够的强度
能承受井下各种外力作用，抗 腐蚀、不断、不裂、不变形