7.3 套管有效外挤压力计算在线视频

大家好

下面介绍一下

套管等效外挤压力的计算

我们知道作用在套管上的

主要载荷有三个

一个是轴向力

主要指的是套管自重产生的拉力

井内液体对套管的浮力

另一个是内压

它指的是套管内的

液体对套管产生的压力

还有一个就是外挤压力

它指的是套管外的

压力对套管产生的压力

作用在套管上的外挤压力有哪些

它主要有这样几个方面

一个是套管环空的钻井液

所产生的液柱压力

第二个是环空内的水泥浆

所产生的液柱压力

还有就是地层流体

所产生的液柱压力

另外一个在有塑性流动的地层

我们叫做易流动地层

它所产生的侧压力

还有就是关井时候

环空井口所施加的压力

这些都是作用

在套管上的外挤压力

外挤压力的作用方向

它是沿着径向方向指向套管中心

这是一个横向的液柱压力

套管的外挤压力的计算方法

有公式

主要是按照计算位置的

静液柱压力来计算

这个计算公式是0.0098

乘上一个管外液体的密度

再乘上一个计算位置的深度

P0就是外挤压力

它的单位是兆帕

ρm就是管外的液体密度

这个单位是每立方厘米多少克

Z是计算位置的深度

这个液体的密度

它是根据计算位置的

流体来确定的

如果是钻井液就采用

钻井液的密度

如果管外的流体是水泥浆

那么应该选用水泥浆的密度

如果上面的环空有多种流体

应该采用环空的当量压力

对于计算深度

应该取计算位置的

垂深来计算

如果计算位置有塑性的

流动地层

那么应该按上覆岩层的

压力来计算

对于固井注水泥后水泥面

上下液柱压力的考虑

那么可以考虑

水泥凝固后的卸载作用

套管的等效外挤压力

前面讲的方法里面

并没有考虑

管内有流体情况

但是实际情况下套管内

在钻井与生产过程中始终

可能保存着一部分流体

在这样一种情况下

我们就需要考虑

按等效的外挤压力来进行计算

等效外挤压力的计算方法

就是我们刚才计算的

套管的外挤压力

减去一个管内的支撑压力

它的公式就是

Poe减去一个Po再减去一个Pib

Poe就是等效外挤压力

Po就是外挤力

Pib就是管内支撑的压力

这个管内支撑压力

它是作用在管内的

一个横向的液柱压力

管内支撑压力怎么计算

我们都知道对于表层套管

油层套管这样一些情况

它在生产过程中

或者说在后期的作用过程中

它有可能出现

套管全部掏空的情况

也就是说管内没有压力

这个时候考虑

支撑内压力应该为零

对于一些技术套管

它就有可能出现套管内的流体

非全掏空的情况

这样的话在管内

可能留有一部分流体

这个流入的流体有个漏失面

在漏失面以上可以是掏空的

支撑内压力为零

在漏失面以下

就有一部分管内的

钻井液液柱压力来支撑

如果要去计算

套管内部的支撑压力

我们就需要去计算漏失面的深度

这个漏失面的深度怎么确定

假设在技术套管钻

下一次钻进的时候

钻至下一层套管的

某一个深度发生漏失

漏失面深度的确定

我们假设在技术套管中钻到

下一层套管的

某一个深度发生井漏

假设漏失层的孔隙压力

为地层的盐水水柱压力

根据压力平衡关系

就可以得到漏失面的深度

它实际上是

管内钻进液漏失完以后

它所剩余的液柱压力

与地层流体的

液柱压力是相平衡的

根据这个平衡关系

就可以推算出

漏失面的深度

H到HL就是我们计算出来的

漏失面深度

注意一下这个是用一个压力平衡

管内压力与地层压力的

平衡关系来计算的

ρn就是下次钻井时候

用到的最高的钻井密度

ρsw就是地层压力的当量密度

找到了漏失面的深度以后

我们就可以计算管内的

支撑内压力

这样的话就可以

把管内支撑内压力

分成两种情况

一种情况就是在漏失面以上

管内没有流体那么它是掏空的

管内的支撑压力Pib等于零

另外一种情况是在漏失面以下

还保留了管内有一定钻井液

它的支撑压力

就是钻井液的长度

管内的漏失面以下的支撑压力

就是管内保留的

钻井液的液柱压力

这个Hb是套管的下入深度

计算出管内的支撑压力以后

我们就可以计算等效的外挤压力

同样分成两种情况

一种对于表层套管油层套管

这种可能出现

全掏空的情况的时候

管外的有效外压力

它就是刚才计算的

没有考虑支撑压力时候的

管外外挤压力

而对于技术套管

这种非全掏空的情况

仍然分成两种情况来计算

一种是漏失面以上

只按管外外挤来计算

一种是漏失面以下

就要考虑管内的有效支撑压力

这是等效外挤压力的

一个计算方法

是要考虑管内的流体它的影响

这个流体的分布有什么差异

对于考虑漏失和不考虑漏失

压力的分布有什么差异

我们看一下有效外压力

对比的示意图

左边这种情况是套管里面没有流体

全掏空的时候

右边这种情况是套管里面有流体

部分漏失它有一个漏失面

它的这样一种情况

我们先对比一下

这两种情况下它的

套管等效外压力的分布

对于全掏空的情况

它的等效外挤压力

就是管外的压力

它的分布井口为零

井底是最大的

对于非全掏空的情况

因为有一个管内的支撑压力

这个红线就是管内的支撑压力

而红线这个零点就是漏失面

在管外的压力减去管内的

支撑压力以后

就形成了套管等效外挤压力

就是这个红线 红的折线

这是套管全掏空

和套管没有全掏空时候

它的压力的分布情况

从这个压力的分布情况

可以看出来

等效外挤压力的特点

它分了全掏空

和非全掏空两种情况

在这两种情况下

套管所受的

外挤压力是不一样

对于全掏空情况

有效外压力

是井底最大井口最小

而对于非全掏空情况

有效外挤压力是中间大

井口和井底要小

显然这样不同的

外载情况

会使套管柱的

设计结果出现不同

以上我们就介绍了

套管等效外挤压力的

计算方法