井下壓力及其相互關系

井下壓力及其相互關系第1頁，共15頁，2023年，2月20日，星期日壓力的基本概念及其表示方法（2）

（3）、用當量鉆井液密度表示：如：ρ=1.23g/cm3

當量鉆井液密度：某點的壓力等于相當密度的鉆井液在該深度處所形成的液柱壓力。那么就可以用相當密度值來表示該點的壓力。符號：ρ、單位:g/cm3

表達式:ρ=P/gH.

壓力梯度G與當量鉆井液密度之間的關系:G=gρ

（4）、用壓力系數(shù)表示：壓力系數(shù)：指某點的壓力與該深度處淡水柱靜液壓力之比。（用其表示壓力受當?shù)氐貙恿黧w礦化度影響，有局限性）第2頁，共15頁，2023年，2月20日，星期日靜液柱壓力與地層壓力1、靜液柱壓力：作用于單位面積上靜止的液柱重量引起的壓力。符號：Ph、Gh、ρh單位：與壓力單位同表達式：Ph=gρH、Gh=gρ、ρh=ρ2、地層壓力：是指作用于地層孔隙內(nèi)流體上的壓力。（也稱孔隙壓力、地層流體壓力）

符號：Pp、Gp、ρp

單位：與壓力單位同。其大小通過dc指數(shù)等方法進行實測而求得。

(地層壓力檢測)第3頁，共15頁，2023年，2月20日，星期日地層的分類1、地層分類的原則：以地層壓力與正常地層壓力的比較大小來劃分地層類型。2、地層的類型：（1）、正常地層壓力地層：具有正常地層壓力的地層。一般此類地層的地層壓力的范圍為：1.00-1.07g/cm3之間。（2）、異常地層壓力的地層：具有較正常地層壓力大或小的地層。

A、異常高壓地層：地層壓力較正常地層壓力大的地層。一般此類地層的地層壓力的范圍為：1.07g/cm3以上。（任何一個含油氣構(gòu)造均為異常高壓地層）

B、異常低壓地層：地層壓力較正常地層壓力小的地層。一般此類地層的地層壓力的范圍為：1.00g/cm3以下。（多見開發(fā)區(qū)塊）第4頁，共15頁，2023年，2月20日，星期日例：某井3000米處地層壓力為50MPa，求該地層的壓力梯度？當量鉆井液密度？并判斷該地層的類型。解：Gp=Pp/H=50/3=16.67（MPa/km）

ρp=Gp/g=16.67/9.81=1.66g/cm3

ρp>1.07g/cm3

該地層為異常高壓地層。第5頁，共15頁，2023年，2月20日，星期日上覆巖層壓力1、上覆巖層壓力：是指覆蓋于某深度地層以上的基巖和孔隙中的流體的總重量所引起的壓力。符號：Po、Go、ρo，單位：與壓力單位同。一般我國平均上覆巖層壓力當量密度為：2.16-2.64g/cm32、計算公式：Po=gH（（1-Φ）ρr+φρw）

Φ---巖層孔隙度%

ρr---巖石的密度g/cm3

ρw----巖石中流體密度g/cm3H---該地層的深度kmGo=g（（1-Φ）ρr+φρw）

ρo=（（1-Φ）ρr+φρw）第6頁，共15頁，2023年，2月20日，星期日3、上覆巖層壓力與地層壓力、基巖應力之間的關系基巖應力：巖石顆粒與巖石顆粒之間的壓力。分析：上覆巖層壓力是由基巖應力和地層壓力共同承擔的，因此，在垂直方向上必有：

Po=Pp+＆可知：在Po一定時，Pp越大，基巖應力越小，地層越易破碎。所以在鉆井過程中，鉆遇高壓層，機械鉆速會突然加快。

Po。。。。。Pp+＆♂。。。。第7頁，共15頁，2023年，2月20日，星期日地層破裂壓力1、地層破裂壓力：是指某一深度的地層發(fā)生破碎和裂縫時所承受的壓力。符號：Pf、Gf、ρf、單位：與壓力單位同。2、地層破裂壓力的計算：根據(jù)上覆巖層壓力、地層壓力和基巖應力關系圖，可知：Po=Pp+＆

則：巖石在垂直方向上所受壓力＆=Po-Pp；

又因巖石在水平方向上所受應力與垂直方向上所受壓力有關。

δn=（Po-Pp）k（k為系數(shù)）要使地層發(fā)生破裂就必須克服δn+Pp

所以：Pf=δn+Pp=Pp+（Po-Pp）k第8頁，共15頁，2023年，2月20日，星期日

求k值：（1）休伯特-威利斯法

K=1/2—1/3（2）伊頓法

K=u/（1-u）（u為巖石的泊桑比）巖石的泊桑比可根據(jù)當?shù)氐貙硬瓷１扰c井深關系確定。井控技術(shù)上推薦伊頓法確定k值，計算Pf。第9頁，共15頁，2023年，2月20日，星期日3、地層破裂壓力的測試：（1）、測試目的：

1）檢查注水泥質(zhì)量；

2）確定套管鞋下第一個砂巖層Pf；

3）確定關井極限套壓Pcmas；

4）確定最大鉆井液密度。（2）、測試步驟：

1）鉆水泥塞穿目的層、調(diào)整鉆井液性能。

2）提鉆具關井。

3）小排量、緩慢泵入鉆井液。

4）記錄不同時間、泵入量與相應立壓值，并繪制曲線。

5）一直到井內(nèi)壓力不再有明顯變化為止，停泵。

6）從節(jié)流閥泄壓，開井。分析曲線。第10頁，共15頁，2023年，2月20日，星期日（4）液壓測試曲線分析與處理①、破裂壓力計算：PaPf=Ph+Pl=gρH+PlGf=gρ+Pl/H

ρf=ρ+Pl/HgPc②、關井極限套壓計算：

Pcmas=Pf-Ph=Pl③關井極限套壓：是指在關井條件下不破壞防噴設備、套管和地層的條件下，一口井所能承受的最高套管壓力。一般以其三值中，最小的Pf為計算依據(jù)。P

PRplpr

v1v2v第11頁，共15頁，2023年，2月20日，星期日

③確定最大允許鉆井液密度ρmax

在下入套管后，可用相當于ρf

的密度進行鉆井。但鉆井生產(chǎn)實際中，為安全起見，最大允許鉆井液密度ρmax考慮安全附加壓力。井控技術(shù)規(guī)定：

a、在表層套管下入后，取安全附加壓力Sf=0.06g/cm3

此時:ρmax=ρf

–

Sf=ρ+Pl/gH-

0.06gb、在技術(shù)套管下入后，取安全附加壓力Sf=0.12g/cm3

此時:ρmax=ρf

–

Sf=ρ+Pl/gH-

0.12g第12頁，共15頁，2023年，2月20日，星期日激動壓力和抽汲壓力

1、抽汲壓力：是由于上提鉆柱而使井底壓力減少的壓力。符號：Psb、單位：與壓力單位同。

形成原因：上提鉆柱后，上部鉆井液向下流動，又因鉆井液具有粘滯性，因而，鉆井液向下流動時，鉆具、井壁必然對其產(chǎn)生流動阻力。方向向上，使井底壓力減少。

產(chǎn)生后果：使井底壓力失去平衡，導致井侵，甚至井噴。2、激動壓力：是由于下放鉆柱而使井底壓力增加的壓力。符號：Psw、單位：與壓力單位同。

形成原因：下放鉆柱時，擠出鉆柱下端的鉆井液，向上流動，又因鉆井液具有粘滯性，因而，鉆井液向上流動時，鉆具、井壁必然對其產(chǎn)生流動阻力。方向向下，使井底壓力增加。

產(chǎn)生后果：使井底壓力失去平衡，導致井漏，會出現(xiàn)先漏后噴。第13頁，共15頁，2023年，2月20日，星期日預防抽汲壓力和激動壓力過大的措施

1、控制起下鉆速度。嚴禁猛提猛放。一般抽汲壓力(激動壓力)達0.03-0.13g/cm3。鉆井上要求將其控制在0.036g/cm3以下。

2、控制鉆井液性能穩(wěn)定，粘切、密度不宜過大（與其呈正比）

3、保持井眼穩(wěn)定、暢通、防泥包、防縮徑。

4、改善泥餅和鉆井液的潤滑性。