主要用途：（1）封隔地表浅水层及浅部疏松和TE福复杂地层：EIEN（2）安装井口、悬挂和支撑后续各表层套管尺寸及下课一开钻头尺寸及井层套管。.水滤返高下深位置：根据钻井的目的层深度和地表状况9E而定，一般为上百米甚至上千米。一水泥返高2、生产套管（油层套管）V主要用途：用以保护生产层，提供油气生产通技术套管尺寸及下二开钻头尺寸及并染道。下深位置：由目的层位置及完并方式而定。3、中间套管（技术套管）人工井庭在表层套管和生产套管之间由于技术要求油层套管尺寸及下梁完钻钻头尺寸及井深下入的套管，可以是一层、两层或更多层。图7-1套管的基本类型主要用途：用来封隔不同地层压力层系或易漏、易塌、易卡等井下复杂地层。4、尾管（衬管）是在已下入一层技术套管后采用，即在裸眼井段下套管、注水泥，而套管柱不延伸到井口。主要用途：减轻下套管时钻机的负荷和固并后套管头负荷：节省套管和水泥。般深井和超深井。第一节地层孔隙压力预测方法一、几个基本概念1、静液柱压力静液柱压力是由液柱自身重力产生的压力，即：Ph=0.00981pH式中：Ph一静液柱压力，MPap一液体密度，g/cm：H一液柱垂直高度，m。2、压力梯度指用单位高度（或深度）的液柱压力来表示液柱压力随高度（或深度）的变化。6
6 主要用途：（1）封隔地表浅水层及浅部疏松和 复杂地层； （2）安装井口、悬挂和支撑后续各 层套管。 下深位置：根据钻井的目的层深度和地表状况 而定，一般为上百米甚至上千米。 2、生产套管（油层套管） 主要用途：用以保护生产层，提供油气生产通 道。 下深位置：由目的层位置及完井方式而定。 3、中间套管（技术套管） 在表层套管和生产套管之间由于技术要求 下入的套管，可以是一层、两层或更多层。 主要用途：用来封隔不同地层压力层系或 易漏、易塌、易卡等井下复杂地层。 4、尾管（衬管） 是在已下入一层技术套管后采用，即在裸眼井段下套管、注水泥，而套管柱不延 伸到井口。 主要用途：减轻下套管时钻机的负荷和固井后套管头负荷；节省套管和水泥。 一 般深井和超深井。 第一节 地层孔隙压力预测方法 一、几个基本概念 1、静液柱压力 静液柱压力是由液柱自身重力产生的压力，即： ph = 0.00981H 式中：Ph—静液柱压力，MPa；—液体密度，g/cm3；H—液柱垂直高度，m。 2、压力梯度 指用单位高度（或深度）的液柱压力来表示液柱压力随高度（或深度）的变化
G, = P =0.00981p (MPa/m)H3、有效密度钻井流体在流动或被激励过程中有效地作用在井内的总压力为有效液柱压力，其等效（或当量）密度定义为有效密度。4、压实理论正常地层压力段，随着井深H增加，岩石孔隙度减小。若当随着井深增加，岩石孔隙度增大，则说明该段地层压力异常。5、均衡理论6、上覆地层压力Po在某一地层深度处，由上覆岩石的固体骨架和孔隙中的流体的总重量所产生的压力，叫做上覆（地层）压力。岩石骨架重量（重力)+流体重量（重力）Po=面积=0.00981H[p+(1-)p]7、地层压力（地层孔隙压力）指岩石孔隙中流体的压力，用Pp表示。异常高压：P,>Ph；异常低压：Pp<Ph。8、骨架应力在某一地层深度，由岩石固体骨架物质的重量所产生的压力，叫做骨架压力。= Po-Pp二、异常压力形成原因1、异常低压2、异常高压三、地层孔隙压力预测方法（掌握dc指数法，了解声波时差、地震法）1、dc指数法（1）工作原理：d（或dc）指数法是利用泥页岩的压实规律及欠压实地层机械钻速增大的特性和压差影响机械钻速的原理，同时考虑了钻井参数对机械钻速的影响来监测地层压力的
7 0.00981 h h = = H p G （MPa/m） 3、有效密度 钻井流体在流动或被激励过程中有效地作用在井内的总压力为有效液柱压力，其 等效（或当量）密度定义为有效密度。 4、压实理论 正常地层压力段，随着井深 H 增加，岩石孔隙度减小。 若当随着井深增加，岩石孔隙度增大，则说明该段地层压力异常。 5、均衡理论 6、上覆地层压力 P0 在某一地层深度处，由上覆岩石的固体骨架和孔隙中的流体的总重量所产生的压 力，叫做上覆（地层）压力。 ( ) ( ) ( ) H w s p = + − + = 0.00981 1 0 面积 岩石骨架重量 重力 流体重量 重力 7、地层压力（地层孔隙压力） 指岩石孔隙中流体的压力，用 Pp 表示。 异常高压： pp ph ； 异常低压： pp ph 。 8、骨架应力 在某一地层深度，由岩石固体骨架物质的重量所产生的压力，叫做骨架压力。 = p0 − pp 二、异常压力形成原因 1、异常低压 2、异常高压 三、地层孔隙压力预测方法（掌握 dc 指数法，了解声波时差、地震法） 1、dc 指数法 （1）工作原理：d（或 dc）指数法是利用泥页岩的压实规律及欠压实地层机械钻 速增大的特性和压差影响机械钻速的原理，同时考虑了钻井参数对机械钻速的影响来监 测地层压力的
正常地层，如岩性和钻井条件不变，机械钻速随井深的增加而下降。当钻入过渡带时，由于压差减小，岩石孔隙度增大，机械钻速加快。d指数正是利用这种差异预报异常高压。0.0547vIgWd=-0.0684PBDb式中：V一一机械转速，m/h；N一一转速，r/min；P—一钻压，KN：Db一一钻头尺寸，mm；d一一钻压指数。d指数与机械钻速v成反比，故随井深增加，d指数增加，当进入异常高压带，则实际d指数较正常值偏小。为消除钻井液密度的影响，提出了修正的d指数法，即dc指数法。d,=dPwrPa式中，Pwf—一正常压力层段地层水密度；Pa一一实际钻井液密度，g/cm3。（2）dc指数检测地层压力步骤①按一定深度取点，记录每个对应点的钻速、钻压、转速、地层水和钻井液的密度;②计算d和dc指数：③在半对数坐标上作出dc指数和相应的井深所确定的点：④作正常压力趋势线：③计算地层压力。2、声波时差法当岩性一定时，声波的速度随岩石孔隙度的增大而减小。正常地层，随井深增加，岩石孔隙度减小，声波速度增大，声波时差减小：当钻入过渡带时，岩石孔隙度增大，声波速度减小，声波时差增大。3、地震波法正常地层，随井深增加，地震波速逐渐增大；当钻入过渡带时，地震波速减小。[本讲课程的小结】了解套管的分类及作用，掌握地层孔隙压力的预测方法中的dc指数法。p
8 正常地层，如岩性和钻井条件不变，机械钻速随井深的增加而下降。当钻入过渡 带时，由于压差减小，岩石孔隙度增大，机械钻速加快。d 指数正是利用这种差异预报 异常高压。 b 0.0684 lg 0.0547 lg D P N v d = 式中：v——机械转速，m/h；N——转速，r/min；P——钻压，KN；Db——钻头尺寸， mm；d——钻压指数。 d 指数与机械钻速 v 成反比，故随井深增加，d 指数增加，当进入异常高压带，则 实际 d 指数较正常值偏小。 为消除钻井液密度的影响，提出了修正的 d 指数法，即 dc 指数法。 d wf c d = d 式中， wf ——正常压力层段地层水密度； d ——实际钻井液密度，g/cm3。 （2）dc 指数检测地层压力步骤 ① 按一定深度取点，记录每个对应点的钻速、钻压、转速、地层水和钻井液的密 度； ② 计算 d 和 dc 指数； ③ 在半对数坐标上作出 dc 指数和相应的井深所确定的点； ④ 作正常压力趋势线； ⑤ 计算地层压力。 2、声波时差法 当岩性一定时，声波的速度随岩石孔隙度的增大而减小。 正常地层，随井深增加，岩石孔隙度减小，声波速度增大，声波时差减小；当钻 入过渡带时，岩石孔隙度增大，声波速度减小，声波时差增大。 3、地震波法 正常地层，随井深增加，地震波速逐渐增大；当钻入过渡带时，地震波速减小。 [本讲课程的小结] 了解套管的分类及作用，掌握地层孔隙压力的预测方法中的 dc 指数 法
[本讲课程的作业|1、dc指数法的工作原理是什么？课程名称：《钻井工程》第6周第3讲摘要第二章井身结构设计授课题目（章、节）第二节地层破裂压力预测方法第三节井眼塌压力预测方法本讲目的要求及重点难点【目的要求】要求掌握地层压力预测的基本原理、方法和井身结构设计的主要内容（设计步骤及相关计算方法）。了解异常压力形成的环境条件，了解生产套管尺寸设计内容及影响因素。[重点】地层压力、地层破裂压力、地层塌压力的预测方法[难点】岩石力学理论模型内容[本讲课程的内容]：第二节地层破裂压力预测方法一、破裂压力、地应力定义1、破裂压力定义：当液体压力达到某一数值时会使地层破裂，这一液体压力称为地层破裂压力。2、地应力定义：指地下环境中某一岩层深度所处的应力状态。原地水平应力由上覆地层压力po和构造应力引起，为：o, = Po=[p,(1-)+ pwlgH(兰+A)(p。-ap,)+ ap,=1-μ+ B (p。-αp,)+ appO=1-μ二、预测模型建立地层破裂是由于增大井内流体压力，使井壁上的有效切向正应力减小为零（有原生裂缝时），或变为负值并超过抗张强度（无原生裂缝时）的结果。故井内液柱破裂压力为：Pp=30-O-pp+ S代入最大最小水平主应力的公式，则上式变形为：9
9 [本讲课程的作业] 1、dc 指数法的工作原理是什么？ 课程名称：《钻井工程》 第 6 周 第 3 讲 摘 要 授课题目（章、节） 第二章 井身结构设计 第二节 地层破裂压力预测方法 第三节 井眼坍塌压力预测方法 本讲目的要求及重点难点： [目的要求] 要求掌握地层压力预测的基本原理、方法和井身结构设计的主要内容（设计步 骤及相关计算方法）。了解异常压力形成的环境条件，了解生产套管尺寸设计内容及影响因素。 [重点] 地层压力、地层破裂压力、地层坍塌压力的预测方法 [难点] 岩石力学理论模型 内 容 [本讲课程的内容]： 第二节 地层破裂压力预测方法 一、破裂压力、地应力定义 1、破裂压力定义：当液体压力达到某一数值时会使地层破裂，这一液体压力称为 地层破裂压力。 2、地应力定义：指地下环境中某一岩层深度所处的应力状态。 原地水平应力由上覆地层压力 p0 和构造应力引起，为： ( ) ( ) ( ) h 0 p p H 0 p p z 0 s w 1 1 1 B p p p A p p p p gH − + + − = − + + − = = = − + 二、预测模型建立 地层破裂是由于增大井内流体压力，使井壁上的有效切向正应力减小为零（有原生 裂缝时），或变为负值并超过抗张强度（无原生裂缝时）的结果。 故井内液柱破裂压力为： pF = 3 h − H −pp + St 代入最大最小水平主应力的公式，则上式变形为：
-K(po-op,)+op,+SPF:1-u三、液压法试验测取地层破裂压力P泵入量，L图2-5液压试验曲线液压试验法的步骤如下：①循环调节钻井液性能，保证钻井液性能稳定，上提钻头至套管鞋内，关闭防喷器。②用较小排量（0.66~1.32L/s）向井内泵入钻井液，并记录各个时间的注入量及立管压力。③做立管压力与泵入量（累计）的关系曲线，如图2-5所示。④从图2-5中确定各个压力值，漏失压力Pi，即开始偏离直线点的压力，其后压力继续上升；压力上升到最大值，即为破裂压力Pf；最大值过后压力下降并趋于平缓，平缓的压力称为传播压力。③求破裂压力当量钻井液密度：Pmx=Pm+P/gH③求破裂压力梯度：G,=Pmg+P/H第三节井眼塌压力预测方法一、井眼系统稳定性与安全、快速钻井的关系当井筒内有效液柱压力小于井壁应力时，对于脆性岩层将出现玥塌，塑性岩层出现缩径；当井筒有效液柱压力过高，又将压裂岩层出现漏失，导致井下复杂和事故。二、井眼塌压力梯度公式推导井眼失稳破坏准则：岩体破坏（失稳）是由破坏面上的内聚力和法向力产生的内摩擦力确定，即：≥t。+ntand经过推导，得到井眼稳定钻井液当量密度为：10
10 ( ) F 0 p p t 1 p K p − p + p + S − − = 三、液压法试验测取地层破裂压力 液压试验法的步骤如下： ① 循环调节钻井液性能，保证钻井液性能稳定，上提钻头至套管鞋内，关闭防喷 器。 ② 用较小排量（0.66~1.32L/s）向井内泵入钻井液，并记录各个时间的注入量及立 管压力。 ③ 做立管压力与泵入量（累计）的关系曲线，如图 2-5 所示。 ④ 从图 2-5 中确定各个压力值，漏失压力 P1，即开始偏离直线点的压力，其后压 力继续上升；压力上升到最大值，即为破裂压力 Pf ；最大值过后压力下降并趋于平缓， 平缓的压力称为传播压力。 ⑤ 求破裂压力当量钻井液密度： max = m + P1 gH ⑥ 求破裂压力梯度： Gf = m g + P1 H 第三节 井眼坍塌压力预测方法 一、井眼系统稳定性与安全、快速钻井的关系 当井筒内有效液柱压力小于井壁应力时，对于脆性岩层将出现坍塌，塑性岩层出现 缩径；当井筒有效液柱压力过高，又将压裂岩层出现漏失，导致井下复杂和事故。 二、井眼坍塌压力梯度公式推导 井眼失稳破坏准则：岩体破坏（失稳）是由破坏面上的内聚力和法向力产生的内摩 擦力确定，即： 0 + N tan 经过推导，得到井眼稳定钻井液当量密度为： P1 Pf Pr 泵入量，L 立管压力，MPa 图 2-5 液压试验曲线