地熱鉆井套管柱設計原則

  套管柱設計的總的原則是既安全又經(jīng)濟，也就是在滿(mǎn)足最大載荷要求的前提下使成本最低。通常是根據套管柱在井下的工作條件，在套管柱受力分析的基礎上，建立一個(gè)平衡關(guān)系，即外載×安全系數≤套管強度  套管設計的安全保障程度越大，設計出的套管柱費用就越高。一般對開(kāi)發(fā)井可通過(guò)精確計算應力而設計出成本最低的套管柱；而對探井往往按最大估算應力來(lái)設計。

 

  1．應能滿(mǎn)足鉆井作業(yè)、油氣層開(kāi)發(fā)和產(chǎn)層改造的工藝要求

 

  在進(jìn)行套管設計時(shí)，除了要考慮鉆井過(guò)程中套管所承受的拉力、外擠壓力和內壓力之外，特別要考慮到油氣層前期開(kāi)采和后期注水作業(yè)、壓裂改造等增產(chǎn)措施時(shí)，套管所承受的載荷變化，而這些作業(yè)的主要載荷是較高的內壓和溫度。  對鹽巖層、熱采井、含硫產(chǎn)層以及高壓氣層都應在套管鋼級、壁厚、鋼材特性、螺紋密封等方面作出相應的特殊設計。

 

  2．載荷及安全儲備問(wèn)題

 

  不同用途及類(lèi)型的套管柱有不同的外載。外載主要有軸向、內壓、外壓以及彎曲應力和熱應力等。應根據不同的情況按該井最危險的載荷來(lái)考慮，即應用最大載荷概念于設計之中。一般來(lái)說(shuō)，控制套管設計的基本外載是軸向拉力、內壓力和外擠壓力。在計算套管外載時(shí)，既要結合本油田的具體情況，也要遵守一些行之有效的推薦作法。無(wú)論何種情況下，套管柱設計中必須考慮：

 

  （1）內壓；

 

  （2）外擠；

 

  （3）拉伸；

 

  （4）雙軸應力作用。

 

  應保證套管在承受外載時(shí)具有一定的儲備能力。套管的安全儲備可采用規定的安全系數（各國制定的行業(yè)標準中都有其推薦值）。另一種方法是，在全套管柱上增加某一數值的載荷余量。是采用安全系數或是采用載荷余量法，這與采用的設計方法有關(guān)。

 

  3．經(jīng)濟性要好

 

  為了保證所設計的套管柱既能滿(mǎn)足使用要求，又能花錢(qián)少，往往要仔細考慮不同鋼級、不同壁厚的組合設計。不過(guò)套管分段太細，種類(lèi)分得太復雜的話(huà)，雖然比較符合經(jīng)濟原則，卻會(huì )給現場(chǎng)管理、生產(chǎn)帶來(lái)過(guò)多麻煩。因此，要綜合權衡考慮，不能顧此失彼。在現場(chǎng)上實(shí)際采用的多為2～3種鋼級的套管，壁厚也只宜選用2～3種，不宜選得過(guò)多。