鉆井工程件PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1鉆井工程件鉆井工程件第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 地層壓力及其預(yù)測地層壓力及其預(yù)測 淡水和淡鹽水盆地，淡水和淡鹽水盆地，GDh為為0.0098 MPam 鹽水盆地，鹽水盆地，GDh為為0.0105 MPam 2. 2. 上覆巖層壓力上覆巖層壓力 某處地層上覆巖層壓力是指某處地層上覆巖層壓力是指覆蓋在該地層以上的地覆蓋在該地層以上的地層基質(zhì)層基質(zhì)( (巖石巖石) )和孔隙中流體和孔隙中流體( (油氣水油氣水) )的總重量造成的壓的總重量造成的壓力。力。如果用如果用p pobob表示上覆巖層壓力，且沿垂直高度表示上覆巖層壓力，且沿垂直高度h h內(nèi)各參內(nèi)各參數(shù)取平均值，則數(shù)取平均值，則第2頁/

2、共50頁第1頁/共50頁fmaobghp1巖石密度與巖石密度與孔隙度的大小和埋藏的深度孔隙度的大小和埋藏的深度有關(guān)。有關(guān)。 3. 3. 地層壓力地層壓力 地層壓力是地層壓力是指作用在巖石孔隙內(nèi)流體指作用在巖石孔隙內(nèi)流體( (油氣水油氣水) )上的上的壓力，也叫地層孔隙壓力。壓力，也叫地層孔隙壓力。地層壓力用地層壓力用p pp p來表示。正常來表示。正常地層壓力地層壓力等于從地表到地下該地層處的靜液壓力等于從地表到地下該地層處的靜液壓力, ,其值其值大小與沉積環(huán)境有關(guān)。根據(jù)式大小與沉積環(huán)境有關(guān)。根據(jù)式(6-2)(6-2)的計(jì)算原理，可求的計(jì)算原理，可求得大多數(shù)正常地層壓力梯度為得大多數(shù)正常地層壓

3、力梯度為G GDpDp=0.0107 MPa=0.0107 MPam m。ppppphph，異常高，異常高壓壓第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 地層壓力及其預(yù)測地層壓力及其預(yù)測 ppppphph，異常低壓，異常低壓 第3頁/共50頁第2頁/共50頁4. 4. 基巖應(yīng)力基巖應(yīng)力 上覆巖層的重量是由巖石顆粒和孔隙內(nèi)的流體共同上覆巖層的重量是由巖石顆粒和孔隙內(nèi)的流體共同支撐的。支撐的。沒有被孔隙內(nèi)流體所承擔(dān)的那部分上覆巖層壓沒有被孔隙內(nèi)流體所承擔(dān)的那部分上覆巖層壓力稱為力稱為基巖應(yīng)力基巖應(yīng)力。如果用。如果用表示基巖應(yīng)力表示基巖應(yīng)力 pobpp 在正常的壓力環(huán)境中在正常的壓力環(huán)境中(pp=ph)(pp=ph

4、)，由于顆粒和顆粒間，由于顆粒和顆粒間相互接觸，巖石基體支撐著上覆巖層重量，而這個(gè)直接相互接觸，巖石基體支撐著上覆巖層重量，而這個(gè)直接的顆粒間應(yīng)力的減少的顆粒間應(yīng)力的減少(0)(0)，將導(dǎo)致孔隙內(nèi)流體支撐，將導(dǎo)致孔隙內(nèi)流體支撐起部分上覆巖層，而形成異常高壓起部分上覆巖層，而形成異常高壓(pp(ppph)ph)。 第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 地層壓力及其預(yù)測地層壓力及其預(yù)測 第4頁/共50頁第3頁/共50頁 多年來發(fā)展了數(shù)種預(yù)測異常高壓的技術(shù)，其中有在多年來發(fā)展了數(shù)種預(yù)測異常高壓的技術(shù)，其中有在鉆井施工前進(jìn)行的鉆井施工前進(jìn)行的地球物理預(yù)測方法地球物理預(yù)測方法，也有鉆井過程中，也有鉆井過程中應(yīng)用的

5、應(yīng)用的鉆井參數(shù)方法鉆井參數(shù)方法和其他方法。目前在國內(nèi)和其他方法。目前在國內(nèi)使用最多使用最多的方法是聲波測井法和的方法是聲波測井法和dc指數(shù)法指數(shù)法。 1. 1. 地球物理方法地球物理方法 第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 地層壓力及其預(yù)測地層壓力及其預(yù)測 地震資料法地震資料法 聲波測井法聲波測井法 電阻率測井法電阻率測井法 地球物理方法地球物理方法二、二、 地層壓力的預(yù)測原理與方法地層壓力的預(yù)測原理與方法第5頁/共50頁第4頁/共50頁第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 地層壓力及其預(yù)測地層壓力及其預(yù)測 第6頁/共50頁第5頁/共50頁1) 1) 預(yù)測原理預(yù)測原理聲波傳播速度主要是孔隙度和巖性的函聲波傳播速

6、度主要是孔隙度和巖性的函數(shù)。如果巖性為泥頁巖時(shí)，則聲波測井主要反映孔隙度數(shù)。如果巖性為泥頁巖時(shí)，則聲波測井主要反映孔隙度的變化。的變化。 在正常壓力地層中，隨深度增大，地層壓實(shí)程度增強(qiáng)，孔隙度下降，則聲波傳播速度加快，傳播時(shí)間減少在正常壓力地層中，隨深度增大，地層壓實(shí)程度增強(qiáng)，孔隙度下降，則聲波傳播速度加快，傳播時(shí)間減少。深度。深度D與傳播時(shí)間與傳播時(shí)間tn的對(duì)數(shù)之間呈一條正常趨勢線。的對(duì)數(shù)之間呈一條正常趨勢線。 (2) 聲波測井法聲波測井法 第7頁/共50頁第6頁/共50頁第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 地層壓力及其預(yù)測地層壓力及其預(yù)測 第8頁/共50頁第7頁/共50頁地區(qū)經(jīng)驗(yàn)曲線地區(qū)經(jīng)驗(yàn)曲線法

7、法 地區(qū)經(jīng)驗(yàn)曲線法：地區(qū)經(jīng)驗(yàn)曲線法： 繪制該地區(qū)繪制該地區(qū)lgt與與D的正常趨勢線，圖上開始偏離正的正常趨勢線，圖上開始偏離正常趨勢線的點(diǎn)即為異常壓力的頂界。先確定常趨勢線的點(diǎn)即為異常壓力的頂界。先確定tsh=to(異異常常)-tn(正常正常)，而后根據(jù)該地區(qū)關(guān)系曲線查出，而后根據(jù)該地區(qū)關(guān)系曲線查出GDp，則，則 DGpDppto第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 地層壓力及其預(yù)測地層壓力及其預(yù)測 當(dāng)量深度法當(dāng)量深度法2) 預(yù)測方法預(yù)測方法當(dāng)量深度法：當(dāng)量深度法：在連續(xù)沉積盆地，聲波傳播時(shí)間的正常趨勢反映了地層在連續(xù)沉積盆地，聲波傳播時(shí)間的正常趨勢反映了地層第9頁/共50頁第8頁/共50頁)(DhDo

8、ee-GGD 的正常壓實(shí)趨勢。當(dāng)?shù)貙訅毫Ξ惓r(shí)，如圖的正常壓實(shí)趨勢。當(dāng)?shù)貙訅毫Ξ惓r(shí)，如圖6-3中中a點(diǎn)，地層欠壓實(shí)，基巖應(yīng)力點(diǎn)，地層欠壓實(shí)，基巖應(yīng)力下降。由于地層有正常壓實(shí)的趨勢，可在正常壓力段找出一點(diǎn)下降。由于地層有正常壓實(shí)的趨勢，可在正常壓力段找出一點(diǎn)e，其，其值與之相等。相應(yīng)深度值與之相等。相應(yīng)深度De稱為當(dāng)量深度，如圖所示。稱為當(dāng)量深度，如圖所示。 正常壓力段深度正常壓力段深度De的的e易于求出：易于求出：第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 地層壓力及其預(yù)測地層壓力及其預(yù)測 第10頁/共50頁第9頁/共50頁Ct-t-GG-DGpaoDhDoaDoplglg)(由于深度由于深度Da處的處的a

9、=e，則，則a點(diǎn)處的地層壓力計(jì)算式為點(diǎn)處的地層壓力計(jì)算式為 (3) 電阻率測井法電阻率測井法 電阻率測井法的預(yù)測原理：電阻率測井法的預(yù)測原理：在在正常壓力正常壓力地層中，隨深度增大，地層壓實(shí)程度加大，孔隙度減小，導(dǎo)電流體也減少，頁巖電阻率加大。在一定的地區(qū)，頁巖電阻率地層中，隨深度增大，地層壓實(shí)程度加大，孔隙度減小，導(dǎo)電流體也減少，頁巖電阻率加大。在一定的地區(qū)，頁巖電阻率(對(duì)數(shù)對(duì)數(shù))與井深之間存在一條正常趨勢線；在與井深之間存在一條正常趨勢線；在異常壓力異常壓力地層中，由于地層欠壓實(shí)，孔隙度增大，地層流體多，地溫高，頁巖電阻率向著低于正常電阻率的一側(cè)偏離正常趨勢線，其偏離值越大，地層壓力越高。

10、地層中，由于地層欠壓實(shí)，孔隙度增大，地層流體多，地溫高，頁巖電阻率向著低于正常電阻率的一側(cè)偏離正常趨勢線，其偏離值越大，地層壓力越高。 to，C正常壓實(shí)趨勢線的截距和斜率正常壓實(shí)趨勢線的截距和斜率第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 地層壓力及其預(yù)測地層壓力及其預(yù)測 第11頁/共50頁第10頁/共50頁1) 1) 工作原理工作原理 d(d(或或dc)dc)指數(shù)法是利用泥頁巖的壓實(shí)規(guī)律及欠壓實(shí)指數(shù)法是利用泥頁巖的壓實(shí)規(guī)律及欠壓實(shí)地層機(jī)械鉆速增大的特性和壓差影響機(jī)械鉆速的原理，地層機(jī)械鉆速增大的特性和壓差影響機(jī)械鉆速的原理，同時(shí)考慮了鉆井參數(shù)對(duì)機(jī)械鉆速的影響來監(jiān)測地層壓同時(shí)考慮了鉆井參數(shù)對(duì)機(jī)械鉆速的影響來監(jiān)

11、測地層壓力的。力的。 根據(jù)鉆速與轉(zhuǎn)速、鉆壓及鉆頭直徑之間的關(guān)系，根據(jù)鉆速與轉(zhuǎn)速、鉆壓及鉆頭直徑之間的關(guān)系，并考慮保持并考慮保持d d的數(shù)值與英制單位時(shí)相的數(shù)值與英制單位時(shí)相同，則可得同，則可得 第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 地層壓力及其預(yù)測地層壓力及其預(yù)測 2. 鉆井過程中預(yù)測地層壓力的方法鉆井過程中預(yù)測地層壓力的方法(1) d(或或dc)指數(shù)法指數(shù)法 20世紀(jì)世紀(jì)60年代以來，人們了解了機(jī)械鉆速和地層壓力之間的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了一種改進(jìn)機(jī)械鉆速預(yù)測地層壓力的方法，稱為年代以來，人們了解了機(jī)械鉆速和地層壓力之間的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了一種改進(jìn)機(jī)械鉆速預(yù)測地層壓力的方法，稱為d(或或dc)

12、指數(shù)法指數(shù)法。第12頁/共50頁第11頁/共50頁bpedWnv0.0684lg0.0547lgd dbpedwKnv因?yàn)橐驗(yàn)?.0547vpe/n的值總的值總是小于是小于1，所以，所以lg（0.0547vpe/n）的絕對(duì)）的絕對(duì)值與值與vpe成反比。因此，成反比。因此，d指數(shù)與指數(shù)與vpe成成反比反比。 在在正常壓力條件正常壓力條件下，隨著深度加大，下，隨著深度加大，vpe下降，下降，d指數(shù)增大，且指數(shù)增大，且d與與D之間呈一條正常趨勢線。在之間呈一條正常趨勢線。在壓力過渡帶和異常高壓地層壓力過渡帶和異常高壓地層，由于地層欠壓實(shí)和井底壓差減小，由于地層欠壓實(shí)和井底壓差減小，vpe加大，加大，

13、d指數(shù)下降，通過其與正常趨勢線偏離值的大小，可以預(yù)報(bào)出地層壓力。指數(shù)下降，通過其與正常趨勢線偏離值的大小，可以預(yù)報(bào)出地層壓力。第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 地層壓力及其預(yù)測地層壓力及其預(yù)測 第13頁/共50頁第12頁/共50頁 d d指數(shù)法的前提之一是指數(shù)法的前提之一是保持鉆井液密度不變保持鉆井液密度不變，但這，但這在生產(chǎn)中難以達(dá)到，尤其在進(jìn)入壓力過渡帶后，為了安在生產(chǎn)中難以達(dá)到，尤其在進(jìn)入壓力過渡帶后，為了安全起見，需增加鉆井液密度，這樣，全起見，需增加鉆井液密度，這樣，d d指數(shù)便隨之升高，指數(shù)便隨之升高，影響了它的正常顯示。為了消除此影響，于是提出了影響了它的正常顯示。為了消除此影響，于是

14、提出了修修正的正的d d指數(shù)，即指數(shù)，即dcdc指數(shù)法，指數(shù)法，表達(dá)式為表達(dá)式為 dWfcdddwfbpecdWnvd0.0684lg0.0547lg2) 預(yù)測方法預(yù)測方法 應(yīng)收集的現(xiàn)場資料有：應(yīng)收集的現(xiàn)場資料有：井深、地層巖性、鉆時(shí)、鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵壓、排量、鉆頭尺寸及類型、密度、粘度、流變性。井深、地層巖性、鉆時(shí)、鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵壓、排量、鉆頭尺寸及類型、密度、粘度、流變性。要求取全取準(zhǔn)資料，并舍去非正常的鉆井要求取全取準(zhǔn)資料，并舍去非正常的鉆井第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 地層壓力及其預(yù)測地層壓力及其預(yù)測 第14頁/共50頁第13頁/共50頁 建立建立dc指數(shù)正常趨勢線方程：指數(shù)正常趨勢線方程

15、：要求取過渡帶前大于要求取過渡帶前大于300 m的井段為回歸段。使正常趨勢線通過大多數(shù)泥巖點(diǎn)。的井段為回歸段。使正常趨勢線通過大多數(shù)泥巖點(diǎn)?；貧w方程形式為回歸方程形式為 ：)(10baDcnd數(shù)據(jù)和非泥巖、頁巖數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)和非泥巖、頁巖數(shù)據(jù)。第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 地層壓力及其預(yù)測地層壓力及其預(yù)測 第15頁/共50頁第14頁/共50頁Dlgdc 回歸所得方程的相關(guān)系數(shù)必須大于規(guī)定值回歸所得方程的相關(guān)系數(shù)必須大于規(guī)定值( (一般暫一般暫定為定為0.7)0.7)。在條件不具備時(shí)，可借用相鄰或相似地質(zhì)條。在條件不具備時(shí)，可借用相鄰或相似地質(zhì)條件或鄰井的趨勢線參數(shù)值。件或鄰井的趨勢線參數(shù)值。 計(jì)算地

16、層壓力：計(jì)算地層壓力：利用趨勢線方程計(jì)算或從圖上查出相應(yīng)深度的利用趨勢線方程計(jì)算或從圖上查出相應(yīng)深度的dcndcn值，再選用下面推薦的四種求地層壓力公式，定量地計(jì)算出地層壓力的大小。值，再選用下面推薦的四種求地層壓力公式，定量地計(jì)算出地層壓力的大小。cfnobobfdd-981lg910.-dd.ccnf對(duì)數(shù)式：對(duì)數(shù)式：當(dāng)量深度式：當(dāng)量深度式：第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 地層壓力及其預(yù)測地層壓力及其預(yù)測 第16頁/共50頁第15頁/共50頁fnccnfddeccnfnobfnfaD-dd-伊頓伊頓(Eton)(Eton)式：式：第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 地層壓力及其預(yù)測地層壓力及其預(yù)測 一些

17、油田經(jīng)過研究對(duì)比，認(rèn)為反算式比較符合實(shí)際。因此，將求出的正常趨勢線方程和式一些油田經(jīng)過研究對(duì)比，認(rèn)為反算式比較符合實(shí)際。因此，將求出的正常趨勢線方程和式(6-7)(6-7)代入反算式，便可直接求得代入反算式，便可直接求得實(shí)際地層壓力時(shí)流體密度公式實(shí)際地層壓力時(shí)流體密度公式為：為： baDdpebnv.dW.1005470lg06840lgf第17頁/共50頁第16頁/共50頁 它是它是利用鉆速方程把影響鉆速的諸因素修正成標(biāo)準(zhǔn)利用鉆速方程把影響鉆速的諸因素修正成標(biāo)準(zhǔn)值，唯一將壓差值，唯一將壓差( (當(dāng)量循環(huán)密度與地層壓力之差當(dāng)量循環(huán)密度與地層壓力之差) )孤立出孤立出來。來。當(dāng)井內(nèi)的當(dāng)量循環(huán)密度

18、為一常數(shù)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化鉆速值當(dāng)井內(nèi)的當(dāng)量循環(huán)密度為一常數(shù)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化鉆速值的變化，可以直接反映出所鉆地層孔隙壓力的變化。據(jù)的變化，可以直接反映出所鉆地層孔隙壓力的變化。據(jù)有關(guān)資料介紹，該方法能監(jiān)測到地層壓力很小的變化，有關(guān)資料介紹，該方法能監(jiān)測到地層壓力很小的變化，但因其分析計(jì)算較繁瑣，從而限制了它的廣泛應(yīng)用。但因其分析計(jì)算較繁瑣，從而限制了它的廣泛應(yīng)用。第五章第五章 第一節(jié)第一節(jié) 地層壓力及其預(yù)測地層壓力及其預(yù)測 3.其它方法其它方法 地層壓力還可利用頁巖密度法、巖屑情況變化分析、化石資料、鉆井液返出溫度及鉆井液中天然氣、氯化物含量變化等預(yù)測，具體方法可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。地層壓力還可利用頁巖密度法、巖

19、屑情況變化分析、化石資料、鉆井液返出溫度及鉆井液中天然氣、氯化物含量變化等預(yù)測，具體方法可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。 (2) 標(biāo)準(zhǔn)化鉆速法標(biāo)準(zhǔn)化鉆速法第18頁/共50頁第17頁/共50頁第二節(jié)第二節(jié) 地層破裂壓力及其預(yù)測地層破裂壓力及其預(yù)測 一、一、 地層破裂壓力及破裂壓力梯度地層破裂壓力及破裂壓力梯度 地層破裂壓力：地層破裂壓力：在井中一定深度處的地層，其承受壓力在井中一定深度處的地層，其承受壓力的能力是有限的，當(dāng)壓力達(dá)到某一值時(shí)會(huì)使地層破裂，的能力是有限的，當(dāng)壓力達(dá)到某一值時(shí)會(huì)使地層破裂，這個(gè)壓力稱為地層的破裂壓力這個(gè)壓力稱為地層的破裂壓力pfpf。 地層破裂壓力的大小取決于許多因素，如上覆巖層地層破

20、裂壓力的大小取決于許多因素，如上覆巖層壓力、地層壓力、巖性、地層年代、埋藏深度以及該處壓力、地層壓力、巖性、地層年代、埋藏深度以及該處巖石的應(yīng)力狀態(tài)。巖石的應(yīng)力狀態(tài)。 為了衡量某一深度為了衡量某一深度D的破裂壓力的大小，引入地層的破裂壓力的大小，引入地層破裂壓力梯度破裂壓力梯度GDf的概念。的概念。 DpGfDf第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測地層壓力破裂及其預(yù)測 第19頁/共50頁第18頁/共50頁破裂壓力預(yù)測方法破裂壓力預(yù)測方法哈伯特哈伯特威利斯法威利斯法馬修斯馬修斯凱頓法凱頓法伊頓法伊頓法黃榮樽法黃榮樽法安德森法安德森法二、二、 地層破裂壓力預(yù)測方法地層破裂壓力預(yù)測方法

21、第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測地層壓力破裂及其預(yù)測 哈伯特哈伯特威利斯法威利斯法破裂傳播壓力必須大約等于最小主應(yīng)力。并認(rèn)為在發(fā)生正斷層作用的地區(qū)，最大主應(yīng)力是大致垂直且等于上覆巖層的有效壓力，而最小應(yīng)力應(yīng)破裂傳播壓力必須大約等于最小主應(yīng)力。并認(rèn)為在發(fā)生正斷層作用的地區(qū)，最大主應(yīng)力是大致垂直且等于上覆巖層的有效壓力，而最小應(yīng)力應(yīng)第20頁/共50頁第19頁/共50頁DppGGpppPpppobDpDfpobhhpfpob213121312131 馬修斯馬修斯凱頓法凱頓法引入了變數(shù)基巖應(yīng)力系數(shù)引入了變數(shù)基巖應(yīng)力系數(shù)Ki（可變的水平與垂直應(yīng)力比）。（可變的水平與垂直應(yīng)力比）。DKGG

22、iDpDf第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測地層壓力破裂及其預(yù)測 是水平的且大多數(shù)大概在上覆巖層有效壓力的是水平的且大多數(shù)大概在上覆巖層有效壓力的1/21/3之間。之間。第21頁/共50頁第20頁/共50頁伊頓法伊頓法:19691969年，伊頓假設(shè)地層是年，伊頓假設(shè)地層是彈性體彈性體，并用泊松比，并用泊松比把水平應(yīng)力把水平應(yīng)力H H和垂向應(yīng)力和垂向應(yīng)力z z聯(lián)系起來，給出了地層破裂壓力梯度公式聯(lián)系起來，給出了地層破裂壓力梯度公式 D-ppDpDDpGpobpzpDf11 伊頓認(rèn)為，上覆巖層壓力伊頓認(rèn)為，上覆巖層壓力pobpob和泊松比和泊松比都隨深度而變化，地層破裂壓力梯度都隨深

23、度而變化，地層破裂壓力梯度GDfGDf也隨深度而變化，因而比較接近實(shí)際。也隨深度而變化，因而比較接近實(shí)際。第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測地層壓力破裂及其預(yù)測 第22頁/共50頁第21頁/共50頁應(yīng)用應(yīng)用伊頓法預(yù)測地層破裂壓力梯度的步驟伊頓法預(yù)測地層破裂壓力梯度的步驟是：是： 黃榮樽法黃榮樽法:黃榮樽根據(jù)彈性力學(xué)的理論，導(dǎo)出了井壁上最容易壓開裂縫處的有效切向正應(yīng)力的表達(dá)式，并且認(rèn)為地層的破裂是由于增大井內(nèi)流體壓力使井壁上的有效切黃榮樽根據(jù)彈性力學(xué)的理論，導(dǎo)出了井壁上最容易壓開裂縫處的有效切向正應(yīng)力的表達(dá)式，并且認(rèn)為地層的破裂是由于增大井內(nèi)流體壓力使井壁上的有效切第23頁/共50

24、頁第22頁/共50頁向正應(yīng)力減小為零向正應(yīng)力減小為零(當(dāng)存在原生裂縫時(shí)當(dāng)存在原生裂縫時(shí))或變?yōu)樨?fù)值并超過或變?yōu)樨?fù)值并超過地層的抗拉強(qiáng)度地層的抗拉強(qiáng)度hT(當(dāng)井壁上無原生裂縫時(shí)當(dāng)井壁上無原生裂縫時(shí))的結(jié)果。結(jié)的結(jié)果。結(jié)合水平向的兩個(gè)主地應(yīng)力計(jì)算方法，黃榮樽提出計(jì)算破合水平向的兩個(gè)主地應(yīng)力計(jì)算方法，黃榮樽提出計(jì)算破裂壓力的解析式為裂壓力的解析式為 hTppobfp-ppKp12 K K非均勻的地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)，非均勻的地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)，K=-3K=-3； ，水平兩個(gè)主方向的構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)。水平兩個(gè)主方向的構(gòu)造應(yīng)力系數(shù)。 第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測地層壓力破裂及其預(yù)測 黃榮樽法的

25、具體應(yīng)用步驟是：黃榮樽法的具體應(yīng)用步驟是： 1)1) 三軸巖石力學(xué)試驗(yàn)：三軸巖石力學(xué)試驗(yàn)：主要是在高壓室中對(duì)圓柱主要是在高壓室中對(duì)圓柱巖樣施加不同圍壓的壓縮試驗(yàn)。通過試驗(yàn)確定巖的巖樣施加不同圍壓的壓縮試驗(yàn)。通過試驗(yàn)確定巖的泊松泊松第24頁/共50頁第23頁/共50頁nciromp式中式中o圍壓圍壓pcir為零時(shí)的泊松比；為零時(shí)的泊松比； m，n取決于巖性的常數(shù)。取決于巖性的常數(shù)。 考慮到地層重力場的作用，巖層在某深度考慮到地層重力場的作用，巖層在某深度D處的圍處的圍壓壓pcir的計(jì)算式為的計(jì)算式為 pobcir-ppp1 聯(lián)立式聯(lián)立式(6-13)和式和式(6-14)便可解得便可解得D深度處的深

26、度處的pcir值和值和地層的泊松比地層的泊松比值。值。 比比。巖石的泊松比與其所處的深度有關(guān)，通過巖石的三軸壓力試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)。巖石的泊松比與其所處的深度有關(guān)，通過巖石的三軸壓力試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)是隨圍壓的升高而增大。經(jīng)過分析，提出計(jì)算是隨圍壓的升高而增大。經(jīng)過分析，提出計(jì)算的指數(shù)方程的指數(shù)方程 第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測地層壓力破裂及其預(yù)測 第25頁/共50頁第24頁/共50頁 關(guān)閉環(huán)形空間，要求在環(huán)空井口安裝精密壓力表記錄壓力的變化。用水泥車以低速關(guān)閉環(huán)形空間，要求在環(huán)空井口安裝精密壓力表記錄壓力的變化。用水泥車以低速(大約為大約為5080 Lmin)緩慢地啟動(dòng)泵并向井內(nèi)注入鉆井液；

27、記錄各個(gè)時(shí)間的泵入量和相應(yīng)的井口環(huán)空壓力。做出以井口壓力與泵入量為坐標(biāo)的試驗(yàn)曲線，如泵排量不變時(shí)，亦可做出井口壓力和泵入時(shí)間的關(guān)系曲線。在進(jìn)行液壓試驗(yàn)時(shí)，要注意確定下述的壓力值緩慢地啟動(dòng)泵并向井內(nèi)注入鉆井液；記錄各個(gè)時(shí)間的泵入量和相應(yīng)的井口環(huán)空壓力。做出以井口壓力與泵入量為坐標(biāo)的試驗(yàn)曲線，如泵排量不變時(shí)，亦可做出井口壓力和泵入時(shí)間的關(guān)系曲線。在進(jìn)行液壓試驗(yàn)時(shí)，要注意確定下述的壓力值(如圖如圖6-5所示，此圖為實(shí)測曲線所示，此圖為實(shí)測曲線)：地層破裂壓力試驗(yàn)的地層破裂壓力試驗(yàn)的具體要求具體要求如下所述。如下所述。 第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測地層壓力破裂及其預(yù)測 第26頁/共

28、50頁第25頁/共50頁漏失壓力漏失壓力pl:即開始偏離直線之點(diǎn)的壓力，其后壓力仍上升。即開始偏離直線之點(diǎn)的壓力，其后壓力仍上升。開裂壓力開裂壓力pf:壓力最大之點(diǎn)。反映了液壓克服地層的強(qiáng)度使其破裂，形成裂縫，鉆井液向裂縫中漏失，其后壓力將下降。壓力最大之點(diǎn)。反映了液壓克服地層的強(qiáng)度使其破裂，形成裂縫，鉆井液向裂縫中漏失，其后壓力將下降。延伸壓力延伸壓力pex:壓力趨于平緩的點(diǎn)。它使裂縫向遠(yuǎn)處擴(kuò)展延伸。壓力趨于平緩的點(diǎn)。它使裂縫向遠(yuǎn)處擴(kuò)展延伸。 瞬時(shí)停泵壓力瞬時(shí)停泵壓力ps:當(dāng)裂縫延伸到離開井壁應(yīng)力集中區(qū)，即當(dāng)裂縫延伸到離開井壁應(yīng)力集中區(qū)，即6倍井眼半徑以遠(yuǎn)時(shí)倍井眼半徑以遠(yuǎn)時(shí)(估計(jì)從破裂點(diǎn)起約

29、歷時(shí)估計(jì)從破裂點(diǎn)起約歷時(shí)1 min左右左右)，進(jìn)行瞬間停泵。記錄下停泵時(shí)的壓力，進(jìn)行瞬間停泵。記錄下停泵時(shí)的壓力ps，由于此，由于此第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測地層壓力破裂及其預(yù)測 第27頁/共50頁第26頁/共50頁時(shí)時(shí)裂縫仍開啟，裂縫仍開啟，psps應(yīng)與垂直裂縫的最小地應(yīng)力應(yīng)與垂直裂縫的最小地應(yīng)力yy值相值相平衡，即有平衡，即有ps=yps=y。此后，由于停泵時(shí)間的延長，鉆井。此后，由于停泵時(shí)間的延長，鉆井液向裂縫兩壁滲濾，但液壓下降。由于地應(yīng)力的作用，液向裂縫兩壁滲濾，但液壓下降。由于地應(yīng)力的作用，裂縫將閉合。裂縫將閉合。 refhT-pp第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié)

30、地層壓力破裂及其預(yù)測地層壓力破裂及其預(yù)測 裂縫重新張開壓力裂縫重新張開壓力pre:瞬時(shí)停泵后啟動(dòng)注入泵，從而使閉合的裂縫重新張開。由于張開閉合裂縫所需的壓力瞬時(shí)停泵后啟動(dòng)注入泵，從而使閉合的裂縫重新張開。由于張開閉合裂縫所需的壓力pre與開裂壓力與開裂壓力pf相比不需要克服巖石的抗拉強(qiáng)度，因此可以近似地認(rèn)為破裂層的抗拉強(qiáng)度等于這兩個(gè)壓力的差值，即有相比不需要克服巖石的抗拉強(qiáng)度，因此可以近似地認(rèn)為破裂層的抗拉強(qiáng)度等于這兩個(gè)壓力的差值，即有 第28頁/共50頁第27頁/共50頁 從圖中查得從圖中查得pfpf和和prepre對(duì)應(yīng)的井口泵壓，于是根據(jù)對(duì)應(yīng)的井口泵壓，于是根據(jù)(6-15)(6-15)式直

31、接計(jì)算出式直接計(jì)算出hThT值。從試驗(yàn)曲線上確定地層開值。從試驗(yàn)曲線上確定地層開裂時(shí)的井口泵壓裂時(shí)的井口泵壓( (如果考慮如果考慮plpl為最大許可壓力，也可用此為最大許可壓力，也可用此值值) )，其與靜液壓力之和為破裂壓力，其與靜液壓力之和為破裂壓力pfpf值。破裂層巖心經(jīng)值。破裂層巖心經(jīng)過室內(nèi)試驗(yàn)確定過室內(nèi)試驗(yàn)確定，再求出對(duì)應(yīng)深度處的，再求出對(duì)應(yīng)深度處的pobpob及正?？准罢？紫秹毫ο秹毫ppp值。將得到的值。將得到的pf pf ， ，hT hT ，pobpob和和pppp值代值代入公式入公式(6-12)(6-12)便可算出便可算出K K值。值。 現(xiàn)在進(jìn)一步明確一下如何利用上述破裂壓

32、力試驗(yàn)求取預(yù)測公式現(xiàn)在進(jìn)一步明確一下如何利用上述破裂壓力試驗(yàn)求取預(yù)測公式(6-12)中的有關(guān)參數(shù)：中的有關(guān)參數(shù)： 3) 各種參數(shù)確定之后，便可用黃榮樽法計(jì)算地層破裂壓力。各種參數(shù)確定之后，便可用黃榮樽法計(jì)算地層破裂壓力。 第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測地層壓力破裂及其預(yù)測 第29頁/共50頁第28頁/共50頁 安德森法安德森法由于地層破裂壓力預(yù)測公式中均含有泊松由于地層破裂壓力預(yù)測公式中均含有泊松比比值，安德森值，安德森(Anderson)(Anderson)認(rèn)為砂巖中的泥質(zhì)含量對(duì)其認(rèn)為砂巖中的泥質(zhì)含量對(duì)其值影響很大。因?yàn)樯皫r中的泥質(zhì)本質(zhì)上起著顆粒間塑值影響很大。因?yàn)樯皫r中的

33、泥質(zhì)本質(zhì)上起著顆粒間塑性膠結(jié)物的作用，對(duì)砂巖的形變有明顯的影響。因此，性膠結(jié)物的作用，對(duì)砂巖的形變有明顯的影響。因此，他提出可以通過建立他提出可以通過建立與泥質(zhì)含量的關(guān)系來求得與泥質(zhì)含量的關(guān)系來求得. 聲波、密度和中子測井的組合能計(jì)算地層的泥質(zhì)含聲波、密度和中子測井的組合能計(jì)算地層的泥質(zhì)含量，其計(jì)算式為量，其計(jì)算式為 ：sdsshIIshIsh地層的泥質(zhì)指數(shù)，地層的泥質(zhì)指數(shù)，% %；ss聲波時(shí)差求得的地層總孔隙度，聲波時(shí)差求得的地層總孔隙度，% %；d密度測井求得的地層有效孔隙度，密度測井求得的地層有效孔隙度，% 式中：式中：第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測地層壓力破裂及其預(yù)測

34、 第30頁/共50頁第29頁/共50頁pobpf-pppp12 安德森提出的地層破裂壓力預(yù)測公式是：安德森提出的地層破裂壓力預(yù)測公式是： 此式是在假定無此式是在假定無構(gòu)造應(yīng)力，地層抗張強(qiáng)度為零并取構(gòu)造應(yīng)力，地層抗張強(qiáng)度為零并取均勻水平地應(yīng)力均勻水平地應(yīng)力基礎(chǔ)上而得出的。由此得基礎(chǔ)上而得出的。由此得 pobfpfp-pp-pp32 將現(xiàn)場破裂壓力試驗(yàn)求得將現(xiàn)場破裂壓力試驗(yàn)求得pfpf值代入值代入(6-18)(6-18)式，便可式，便可求得求得，再將此，再將此值與相應(yīng)地層的值與相應(yīng)地層的IshIsh值做出關(guān)系圖。值做出關(guān)系圖。根據(jù)墨西哥灣地區(qū)根據(jù)墨西哥灣地區(qū)1212口井中進(jìn)行口井中進(jìn)行2929次破

35、裂壓力試驗(yàn)得到次破裂壓力試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)繪圖及利用的數(shù)據(jù)繪圖及利用(6-18)(6-18)式計(jì)算出的式計(jì)算出的值，表明值，表明與與IshIsh有很有很第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測地層壓力破裂及其預(yù)測 第31頁/共50頁第30頁/共50頁 式中，系數(shù)式中，系數(shù)A A和和B B隨不同地區(qū)或不同構(gòu)造而異，需要隨不同地區(qū)或不同構(gòu)造而異，需要建立各個(gè)不同地區(qū)的關(guān)系式。建立各個(gè)不同地區(qū)的關(guān)系式。 shBIA好的線性關(guān)系，因此，可用直線公式擬合。好的線性關(guān)系，因此，可用直線公式擬合。 第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測地層壓力破裂及其預(yù)測 以上介紹三種預(yù)測破裂壓力方法都僅適用

36、于連續(xù)沉積的地層，對(duì)于地質(zhì)不整合的地層、風(fēng)化帶和破碎帶等地層，其破裂壓力往往低于計(jì)算的破裂壓力，鉆進(jìn)這些層段常常會(huì)發(fā)生意外的漏失事故。在這些情況下，預(yù)測地層破裂壓力時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到以上介紹三種預(yù)測破裂壓力方法都僅適用于連續(xù)沉積的地層，對(duì)于地質(zhì)不整合的地層、風(fēng)化帶和破碎帶等地層，其破裂壓力往往低于計(jì)算的破裂壓力，鉆進(jìn)這些層段常常會(huì)發(fā)生意外的漏失事故。在這些情況下，預(yù)測地層破裂壓力時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)環(huán)境的影響。的影響。第32頁/共50頁第31頁/共50頁安德森法安德森法DppGGpobDpDf2131DppKGGpobiDpDfDppGGpobDpDf1hTppobfp-ppKp12pobp

37、f-pppp12哈伯特哈伯特威利斯法威利斯法馬修斯馬修斯凱頓法凱頓法伊頓法伊頓法黃榮樽法黃榮樽法第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測地層壓力破裂及其預(yù)測 第33頁/共50頁第32頁/共50頁地層壓力剖面的應(yīng)用：地層壓力剖面的應(yīng)用：當(dāng)量鉆井液密度當(dāng)量鉆井液密度井井深深 D1 D2A BCDIGDfGDp套套管管下下入入深深度度的的選選擇擇欠欠平平衡衡坍坍塌塌卡卡鉆鉆 HCDIGDfGDp當(dāng)量鉆井液密度當(dāng)量鉆井液密度井井深深D2井深當(dāng)量鉆井液密度第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測地層壓力破裂及其預(yù)測 第34頁/共50頁第33頁/共50頁XCDGDfGDp當(dāng)量鉆井液密度井深

38、D2D1123過過平平衡衡井井漏漏設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)套套管管程程序序第五章第五章 第二節(jié)第二節(jié) 地層壓力破裂及其預(yù)測地層壓力破裂及其預(yù)測 第35頁/共50頁第34頁/共50頁 在鉆井過程中，一方面有地層孔隙中的流體壓力pp；另一方面有鉆井液柱形成的靜液壓力pdh。在正常鉆進(jìn)情況下，正是用pdh來平衡pp，保持pdh略大于pp的平衡條件下進(jìn)行鉆井的。當(dāng)pdh大于pp過多時(shí)，會(huì)造成機(jī)械鉆速慢，壓差卡鉆多，同時(shí)在鉆進(jìn)時(shí)油氣顯示不好；當(dāng)超過pf后將形成井漏或地下井噴；當(dāng)pdh小于pp時(shí)，地層流體將向井內(nèi)流動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為井涌(或叫溢流)。此時(shí)若不及時(shí)進(jìn)行壓井作業(yè)，使這種流動(dòng)失去控制則會(huì)形成井噴。如果在地面失去控

39、制，稱為地面井噴，如果這種流動(dòng)進(jìn)入裸露地層，則稱為地下井噴。 一、失去壓力平衡的原因地層壓力掌握得不確切鉆井液液柱高度降低鉆井液密度降低井內(nèi)壓力激動(dòng)起鉆抽汲壓力第36頁/共50頁第35頁/共50頁二、氣侵對(duì)鉆井液液柱壓力的影響二、氣侵對(duì)鉆井液液柱壓力的影響1 1 氣侵時(shí)，氣體以游離態(tài)均勻分布在鉆井液氣侵時(shí)，氣體以游離態(tài)均勻分布在鉆井液中中鉆井液氣鉆井液氣以微小氣泡吸附在鉆井液中顆粒的表面，隨著鉆井液的循環(huán)上返。由于氣體是可壓縮的，氣泡在上升的過程中由于所處的壓力不斷減小，體積就會(huì)逐漸膨脹增大。因此受氣侵后，環(huán)空不同深度處的鉆井液密度是不同的，不能以地面氣侵鉆井液密度乘以井深來計(jì)算井內(nèi)鉆井液柱壓

40、力。這種情況下，即使返到地面時(shí)的鉆井液氣侵得厲害，形成許多泡沫因而使密度降低很多，但井底咱井液柱壓力的減少并不一定很大。 通過分析可以建立分析任一井深處氣侵鉆井液密度及井底液柱壓力降低值第37頁/共50頁第36頁/共50頁sWmsssssssggmgDPDPaPaPPPPaPaPPPPVVV81. 9lg103. 2lg103. 211mssgDmgggmgssmaaPPPVDVVV；柱壓力減小值，氣侵前后井內(nèi)鉆井液液；鉆井液液柱壓力，；力，鉆井液返至地面時(shí)的壓；氣體體積，單位氣侵鉆井液中所含；處鉆井液密度，井深；地面氣侵鉆井液密度，；地面氣體密度，；原鉆井液密度，kPakPakPalg/cm

41、11g/cmg/cmg/cm333g3均勻氣侵時(shí)，井底鉆井液液柱壓力降低并不明顯。第38頁/共50頁第37頁/共50頁2 2 井下積聚氣柱，造成鉆井液自動(dòng)外溢和井噴的條件井下積聚氣柱，造成鉆井液自動(dòng)外溢和井噴的條件xxAhhPAxhPsms81. 981. 9顯然，不穩(wěn)定的臨界條件將會(huì)發(fā)生外溢；不會(huì)發(fā)生外溢；,hxhxhx將x= h及Ps =101千帕（外溢時(shí)井口是開啟的）代入，mhhx3 .10mhxh3 .100設(shè)井下有一段氣柱或嚴(yán)重氣侵的鉆井液，高度為x米。上面未被氣侵的鉆井液 柱，高度為h米。鉆井液密度為 m克/厘米3。井筒截面積為A米2。作用在氣柱上的初始?jí)毫椋篜s+9.81 m

42、h（千帕），氣柱的初始體積為：Ax米3。如果鉆井液液柱高度減少h，則作用在氣柱上的壓力將減少為Ps+9.81 m （h- h ） （千帕）而氣柱將發(fā)生膨脹而高度將增加x ，膨脹后最終體積米A(x+ x) ?？梢哉J(rèn)為氣體膨脹為等溫過程hxxh氣柱聚積體積超過其上面的將噴出鉆井液體積。在停止循環(huán)的情況下，積聚起這樣大量的氣柱是不大可能發(fā)生的。第39頁/共50頁第38頁/共50頁小積聚量氣柱上升膨脹造成外溢設(shè)當(dāng)整個(gè)鉆井液及氣體柱上行到距井底L米時(shí)，產(chǎn)生前述外溢的臨界條件，此時(shí)未氣侵的鉆井液液柱高度為h1米，氣柱高度為x1米。顯然11111181. 981. 981. 9AxhPAxhPLxhxhPh

43、xmsmsmsmmmmmhxxhLhxhhxx3 .1023 .103 .103 .103 .1011x1xhh1L第40頁/共50頁第39頁/共50頁 當(dāng)發(fā)現(xiàn)井噴預(yù)兆或井口溢流時(shí)，應(yīng)立即采取關(guān)井措施，其目的是： 1) 盡量減少進(jìn)入井內(nèi)的流體量，流入量越小，越容易處理； 2) 盡可能多地保持環(huán)空內(nèi)的鉆井液量，以減少循環(huán)壓井時(shí)的井口回壓； 3) 取得壓井?dāng)?shù)據(jù)，以確定地層壓力、壓井所需鉆井液密度及判斷流體類型。 三、關(guān)井三、關(guān)井關(guān)井有兩種方法： 軟關(guān)井法硬關(guān)井法硬關(guān)井法，即停泵后立即關(guān)閉多效能防噴器；軟關(guān)井法，即先打開節(jié)流閥，再關(guān)閉多效能防噴器，最后關(guān)節(jié)流閥。軟關(guān)井法可避免突然關(guān)井而產(chǎn)生的水擊效應(yīng)

44、，但在井過程中地層流體仍要繼續(xù)進(jìn)入井內(nèi)。目前我國多采用軟關(guān)井法，現(xiàn)場簡稱為“四七動(dòng)作”。 第41頁/共50頁第40頁/共50頁 按照一定的方法往井內(nèi)注入適當(dāng)密度的加重鉆井液來制止井涌(或稱溢流)，以達(dá)到迅速恢復(fù)或重建井內(nèi)的壓力平衡，此作業(yè)稱為壓井。1. 1. 壓井基本數(shù)據(jù)的計(jì)算壓井基本數(shù)據(jù)的計(jì)算 (1) 關(guān)井鉆桿壓力的確定關(guān)井鉆桿壓力的確定 四、壓井四、壓井關(guān)井前由于發(fā)生地層流體的侵入，地層流體壓力下降，關(guān)井后地層壓力開始恢復(fù)，經(jīng)過一段時(shí)間后達(dá)到壓力的平衡和穩(wěn)定。因此關(guān)井后1015 min即可進(jìn)行關(guān)井鉆桿壓力的確定，具體分兩種情況：1) 鉆桿中未裝回壓閥：在關(guān)井1015 min后，即可從立管壓

45、力表直接測出。2) 鉆桿中裝有回壓閥：其步驟是:關(guān)井；裝一個(gè)低容積的高壓泵與立管相接；開始泵入，充滿地面管線；逐漸加大負(fù)荷，繼續(xù)泵入，使液體沿鉆桿向下移動(dòng)；頂開回壓閥，液體開始流動(dòng)的立管壓力，即為關(guān)井鉆桿壓力。 (2) (2) 地層壓力的確定地層壓力的確定 把地層井眼系統(tǒng)看成一個(gè)壓力系統(tǒng)，則可將鉆柱與環(huán)形空間視為連通的“U”形管，其底部視為井底地層。根據(jù)“U”形管壓力平衡原理，知道關(guān)井時(shí)井內(nèi)的壓力平衡關(guān)系為 第42頁/共50頁第41頁/共50頁daapdddppppppd pa pppddpda當(dāng)井深為Dw、鉆柱內(nèi)未受侵鉆井液密度為d時(shí)，根據(jù)以上壓力平衡關(guān)系，可得 wddpgDpp(3) (3

46、) 壓井所需鉆井液新密度壓井所需鉆井液新密度d1d1 根據(jù)關(guān)井鉆桿壓力，可求出地層壓力及平衡此壓力所需的鉆井液新密度d1，即 wdddgDp1(4) (4) 地層流體的判別地層流體的判別dafDfDd-pph-GG)(fdaDddf h-pp-GG)( afVVh可以由GDf的大小，初步判斷地層流體的種類。一般: 天然氣 GDf=1.084.51 kPam；天然氣與石油(鹽水的混合物) GDf=4.519.03 kPam； 石油或鹽水 GDf=9.0311.28 kPam。 第43頁/共50頁第42頁/共50頁2. 2. 壓井方法壓井方法 重法）工程師壓井法（等候加法）司鉆壓井法（兩步控制 常

47、用的壓井方法: (1) (1) 井底壓力不變的概念井底壓力不變的概念 在循環(huán)壓井時(shí)用節(jié)流閥開關(guān)來調(diào)節(jié)回壓，其主要原則是主要原則是保持井底壓力不變，從而使井底壓力與地層壓力在循環(huán)壓井過程中一直保持平衡關(guān)系。這樣，一方面可防止地層流體進(jìn)一步流入，另方面也可防止因井底壓力過大而壓漏地層，使井內(nèi)情況復(fù)雜化。 1) 用原密度鉆井液循環(huán)壓井 用原密度鉆井液循環(huán)壓井時(shí)，立管壓力、井底壓力和套管壓力與關(guān)井時(shí)不同，將發(fā)生變化： 立管壓力pt：由于循環(huán)時(shí)鉆井液在整個(gè)系統(tǒng)中有流動(dòng)阻力pcs，必然加在立管壓力表上，因此，pt將等于： csdtppp第44頁/共50頁第43頁/共50頁井底壓力pwf：循環(huán)到井底時(shí)，pc

48、s的大部分已損耗在鉆桿和鉆頭水眼上，只剩下環(huán)空壓力損失pla，此時(shí)： lapwfppp 套管壓力pa：在環(huán)空井口，循環(huán)阻力已消耗完，仍保持原有的關(guān)井套管壓力。由此可得壓力平衡關(guān)系式 daapddldcsdppppp-pp pa隨氣體在環(huán)空中上升，不斷變化，不能通過控制套壓辦法來保持井底壓力不變。實(shí)現(xiàn)井底壓力不變的方法是：在保持循環(huán)壓井泵速不變的條件下，控制循環(huán)時(shí)立管壓力不變，使 csdtppp這就需要在循環(huán)壓井中通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥來控制pt和pwf不變。 第45頁/共50頁第44頁/共50頁可以根據(jù)這個(gè)直線關(guān)系建立一個(gè)pt隨時(shí)間變化的圖表，從圖上可知任一時(shí)刻(任一累計(jì)沖數(shù))的立管壓力，以便在循環(huán)壓

49、井時(shí)用節(jié)流閥調(diào)節(jié)，使立管壓力達(dá)到此數(shù)值 ，以實(shí)現(xiàn)井底壓力保持不變。csdtippp 2) 2) 用加重鉆井液循環(huán)壓井用加重鉆井液循環(huán)壓井 分析式(6-28)可知，當(dāng)加重鉆井液注入鉆柱內(nèi)時(shí)，鉆柱內(nèi)鉆井液柱pdd將隨時(shí)間(或總的泵沖數(shù))成直線地增大，為了保持井底壓力不變(等于pp)，必須成線性減少立管壓力pt。 開始循環(huán)時(shí)： 立管壓力 重鉆井液到達(dá)井底時(shí)：立管壓力 cstfpp司鉆法壓井司鉆法壓井 例：井深3000 m，套管1338in，下深1060 m，允許套壓17.4 MPa，泵速60 沖min時(shí)泵壓為21.1MPa，35 沖min 時(shí)泵壓為7.0 MPa(壓井泵速)，pd=1.8 MPa，pa=2.8 MPa，d=1440kg/m3，pla=0.4 MPa，環(huán)空單位長度體積0.034 m3,鉆井液池體積過盈2.8 m3。 第46頁/共50頁第45頁/共50頁1) 先用原密度鉆井液循環(huán)出受侵鉆井液(