第一章钻井工艺技术(11版).ppt

《石油工程与装备》  机自08级（共48学时） 3-14周： 机自0801-04：周二，3,4节：西环106；周五，1,2节：单周东环106，双周西廊201 机自0805-09、应用机自08：周二，1，2节：东廊302；周四，3,4节单周东廊302；周日，3，4节双周东环101 讲课教师：高学仕  工作单位：机电工程学院机电系  2011年9月13日; 引 言 “石油工程与装备”包括两大部分： 石油工程（油田开发）和石油装备（石油机械） 石油工程：包括钻井工程（工艺），采油工程（工艺）。即如何打井，怎样采油。 石油装备：是钻井、采油机械的概括。装备可认为是机械工程（机械系统），并应包括电器设备。  本课主要内容：钻井、采油机械各半。 【07年9月21日报道我国是世界最大钻机生产国，年产钻机700多台，已研制出打12000m井深控制系统。】 ;教材：《石油钻采机械概论》35元； 2011年新版50元 参考书：《采油机械设计计算》 考试：学校统一安排考试，闭卷，侧重概念性、知识性内容，涉及面广。考试以笔记内容为准，平常注意听课，最后集中总结一下即可。 听课笔记，只记标题、彩体字。 作业甚少，算总成绩，一次作业5～10分。 ; ;生产直径400mm以上的中大口径无缝管坯 ;直焊缝套管;石油套管;5.套管螺纹连接 主要有： 三角螺纹连接； 偏梯形螺纹连接； 特殊螺纹连接。; 5. 套管螺纹连接 （1）三角螺纹连接 承载面：齿侧角30°；在轴向拉力下，产生较大径向分力。 连接强度：为管体强度的60～75%。 密封方式：齿间干涉及丝扣油堵塞，密封性差。 ; 5. 套管螺纹连接 （1）三角螺纹连接 承载面：齿侧角30°；在轴向拉力下，产生较大径向分力。 连接强度：为管体强度的60～75%。 密封方式：齿间干涉及丝扣油堵塞，密封性差。 ;（2）偏梯形螺纹连接 承载面： 3°；导向面：10°；增强了齿形，减少了径向力。 连接强度：为管体强度的85%。 密封方式：齿间干涉和丝扣油堵塞，密封性差。;（2）偏梯形螺纹连接 承载面： 3°；导向面：10°；增强了齿形，减少了径向力。 连接强度：为管体强度的85%。 密封方式：齿间干涉和丝扣油堵塞，密封性差。;轴向拉力;二、井身结构 下不同层次的套管固结井壁就构成了井身结构。（参看图1-16） 1.导管：防止表土坍塌，引入钻头。 【一口井中最大尺寸套管（20-40m）】。 2.表层套管：加固上部疏松岩层井壁。封隔浅层水；【安装防喷器、套管头、采油树（30～100m）】。 3.技术套管：封隔上部油、水、气层、坍塌层。【根据地质情况下n层技术套管】。 4.油层套管（生产套管）：最后一层套管，形成井筒，使油气入内。内放油管。;三、套管在井下的承载情况 套管在下井、固井、完井（射孔）过程中，承受复杂载荷。 1.? 外挤压力 固井时，管外泥浆和水泥浆液柱压力； 地层对套管施加的静水压力（均匀外压）； 地层中的油、气、水压力； 设计套管外挤压力时，认为管内掏空，管外按泥浆柱计算外挤压力。 对于高塑性地层（如膨胀性页岩）和岩盐层，外挤压力以上覆岩层压力为计算依据。 ; 2. 内压力 井口开时，等于管内液柱或气柱压力; 井口关时，等于井口压力与管内液柱或气柱压力之和。 井喷和压裂时受内压。 注水和注热蒸汽内压（从套管内注入）。 3. 拉力载荷 主要由套管自重引起。 泥浆浮力、注水泥流动阻力； 下套遇卡提力； 下套刹车动载等。 4.击震载荷：完井时，射孔。（固井后射孔使油流入井筒） 5.热应力、腐蚀应力。 ;四、套管设计 ↑1-2 1.??? 决定下套管层数。（根据地质情况） 2.??? 确定套管尺寸 确定完井最小井眼，各层套管尺寸； 选不同钢级、不同壁厚的套管组成管柱。 3.???设计原则 按三准则计算：抗拉安全系数： n安=1.62～2.0 抗挤安全系数： n安=1.0～1.25 抗内压安全系数：n安=1.0～1.33 管柱载荷：顶部受拉力最大，下部受内、外压最大，应合理设计管柱。; 4. 等安全系数法 普遍用等安全系数法设计套管柱。 即：管柱由数段不同强度套管组成，各段安全系数相同。（具有的强度能力/实际承担载荷能力） （1）抗外挤强度计算 外挤计算法：按管内掏空（无内压），计算一定深度管柱所承受的外压力。 外挤压力