三维井筒套管柱居中度设计——以川渝油气田为例

作     者：郑渊云 鲜明 邹祥富 杨若愚 龙远盛 黄凯然 ZHENG Yuanyun;XIAN Ming;ZOU Xiangfu;YANG Ruoyu;LONG Yuansheng;HUANG Kairan

作者机构：中国石油川庆钻探工程有限公司井下作业公司四川成都610052 国家能源高含硫气藏开采研发中心四川成都610052 中国石油西南油气田分公司勘探事业部四川成都610041 

出 版 物：《石油地质与工程》 (Petroleum Geology and Engineering)

年 卷 期：2024年第38卷第3期

页      面：102-107,112页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

基　　金：中国石油集团油田技术服务有限公司科技项目“深井超深井安全优快钻完井技术研究与应用”(2023T-001-001) 中国石油集团川庆钻探工程有限公司科技攻关项目“固井注水泥三维顶替模拟软件开发”(CQXN-2022-06) 

主　　题：居中度 三维井筒 法向平面 扶正器 径向偏移 成像测井 

摘      要：套管居中度对固井质量存在较大影响,合理设计套管居中度将极大改善套管环空流场分布,提高环空顶替效率,确保水泥环质量,为后续钻进和储层改造奠定基础。通过对现有主流套管柱居中度计算模型的局限性分析,提出因三维井筒中套管柱所受重力和轴向载荷不位于单一平面内,将发生非平面挠曲变形,侧向受力和径向偏移受到井筒轨迹和浮力变化影响的观点。基于真实井眼轨迹的三维形态,考虑井筒管柱轴向拉力对主、副法向平面挠度以及浮力效应的影响,建立了三维套管单跨梁居中度数学模型,编制了套管柱居中度模拟分析计算模块。通过与实钻井居中度成像测井数据对比表明:①该计算模式模拟结果与IBC套后成像测井实测居中度数据的平均整体误差仅7.6%;②通过增大直井段扶正器外径、尾管段替入清水实现漂浮效应减弱套管柱径向偏移量、合理加密安置上部直井段刚性扶正器间距等优化措施,能够显著提升管柱整体居中度至70%以上并改善水泥环质量。该设计模式能够有效指导川渝油气田高压气区套管居中度设计,对于提高复杂井筒环空封固质量有重要意义。