(井控技術(shù))第二章壓力概念課件

第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系(井控技術(shù))第二章壓力概念課件1第一節(jié)壓力的基本概念第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系一、壓力的四種表示方法

1、壓力

壓力的單位是帕，符號(hào)是pa；1pa是1m2面積上受到1N（牛頓）的力時(shí)形成的壓力即1Pa=1N/m2, 1KPa(千帕）=1*103Pa， 1MPa=1*106Pa。與原工程大氣壓關(guān)系為：1MPa=10.194kg/cm2即1兆帕約等于10個(gè)工程大氣壓。壓力是物體單位面積上所受的垂直力。第一節(jié)壓力的基本概念第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系22、壓力梯度壓力梯度是每增加單位垂直深度壓力的變化量。計(jì)算公式為:G=p/H=0.0098

H/H=0.0098

式中G—壓力梯度，Mpa/m；

p—壓力，Mpa；

H—深度，m；

—流體密度，g/cm3。第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系2、壓力梯度壓力梯度是每增加單位垂直深度壓力的變化量。計(jì)算公33、當(dāng)量密度某點(diǎn)壓力等于相當(dāng)密度的流體在該點(diǎn)所形成的液柱壓力。計(jì)算公式為：

e=p/0.0098H式中p—壓力，Mpa；

H—深度，m；

e—當(dāng)量流體密度，g/cm3。第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系3、當(dāng)量密度某點(diǎn)壓力等于相當(dāng)密度的流體在該點(diǎn)所形成的液柱壓力44、壓力系數(shù)某點(diǎn)壓力與該點(diǎn)深度處的靜水柱壓力之比，其大小在數(shù)值上等于其當(dāng)量密度。計(jì)算公式為：K=0.0098

eH/0.0098

水H=

e

式中K---壓力系數(shù)，無單位；

水—水的密度，1.0g/cm3；

H—深度，m；

e—當(dāng)量流體密度，g/cm3。

第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系4、壓力系數(shù)某點(diǎn)壓力與該點(diǎn)深度處的靜水柱壓力之比，其大小在數(shù)5(2)用壓力梯度表示。如：0.012MPa/m(4)用壓力系數(shù)表示。如：1.2四種壓力的表示法

(1)用壓力值表示。如:12Mpa

(3)用流體當(dāng)量密度表示。如：1.2g/cm3第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系(2)用壓力梯度表示。如：0.012MPa/m(4)用壓力系6靜液壓力是由靜止液體重力產(chǎn)生的壓力。 計(jì)算公式：

p=0.0098

h式中p—靜液壓力,Mpa

；

—液體密度，g/cm3；

H—液柱高度，m。 如圖2-1所示。二、靜液壓力第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系靜液壓力是由靜止液體重力產(chǎn)生的壓力。二、靜液壓力第二章井下7第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系8例：如圖2-1所示，井內(nèi)鉆井液密度為1.2g/cm2，3000m處?kù)o液柱壓力為多少？解：p=0.0098

h=0.0098×1.20×3000=35.288MPa而地層孔隙內(nèi)流體(水)的壓力為：p=0.0098

h=0.0098×1.07×3000=31.547MPa

第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系例：如圖2-1所示，井內(nèi)鉆井液密度為1.2g/cm2，309

例井深H=3000m,該點(diǎn)處地層壓力PP=45.00MPa 求：(1)壓力梯度GP；(2)當(dāng)量鉆井液密度

當(dāng)量。 解：(1)壓力梯度：GP=PP/H =45MPa/3000=0.015MPa/m (2)當(dāng)量鉆井液密度：

當(dāng)量

=45/(0.01*3000)=1.5g/cm3第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系 例井深H=3000m,該點(diǎn)處地層壓力PP=45.00MP10練習(xí)題：1、井深H=2500m.該點(diǎn)處液柱壓力P=30.00MPa求：壓力系數(shù)K和鉆井液密度

當(dāng)量。.2、某井液柱的壓力梯為0.012MPa/m，求在3000米處的液柱壓力和泥漿密度。第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系練習(xí)題：第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系11三、地層壓力Pp定義：地下巖石孔隙內(nèi)流體的壓力，也稱地層孔隙壓力。1、正常地層壓力：地下某一深度的地層壓力等于地層水作用于該處的靜液柱壓力。正常地層壓力梯度：0.0098-0.0105Mpa/m或壓力系數(shù)為1.0—1.07。2、異常低壓：一般情況下,地層壓力梯度小于0.0098Mpa/m或地層壓力系數(shù)小于1的地層。3、異常高壓:一般情況下,地層壓力梯度高于0.0105Mpa/m或地層壓力系數(shù)大于1.07的地層。第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系三、地層壓力Pp定義：地下巖石孔隙內(nèi)流體的壓力，也稱地層孔12四、地層破裂壓力定義：使地層原有裂縫張開延伸或形成新的裂縫時(shí)的井內(nèi)流體壓力。第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系1、地層破裂壓力實(shí)驗(yàn)（一）目的（1）確定最大允許使用鉆井液密度；（2）實(shí)測(cè)地層破裂壓力；（3）確定允許關(guān)井套壓。四、地層破裂壓力定義：使地層原有裂縫張開延伸或形成新的裂縫時(shí)13（二）步驟（1）井眼準(zhǔn)備---鉆開套管鞋以下第一個(gè)砂層后，循環(huán)鉆井液，使鉆井液密度均勻穩(wěn)定。（2）上提鉆具，關(guān)封井器。（3）以小排量,一般以0.8--1.32L/s的排量緩慢向井內(nèi)灌入鉆井液。（4）記錄不同時(shí)間（5—10分鐘）的注入量和立管壓力。（5）一直到井內(nèi)壓力不再升高并有下降(地層已經(jīng)破裂漏失),停泵,記錄數(shù)據(jù)后,從節(jié)流閥泄壓。（6）從直角坐標(biāo)內(nèi)做出注入量和立管壓力的關(guān)系曲線。第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系（二）步驟第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系14(井控技術(shù))第二章壓力概念課件15(三)注意事項(xiàng)：（1）實(shí)驗(yàn)壓力不應(yīng)超過地面設(shè)備、套管的承壓能力。（2）在鉆進(jìn)幾天后進(jìn)行液壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，可能由于巖屑堵塞了巖石孔隙，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)壓力很高，這是假象，應(yīng)注意。（3）液壓實(shí)驗(yàn)只適用于砂、頁(yè)巖為主的地區(qū)，對(duì)于石灰?guī)r、白云巖等地層的液壓實(shí)驗(yàn)尚待解決。（4）在現(xiàn)場(chǎng)作破試時(shí)求出漏失壓力即可。（5）最好用水泥車或試壓泵作破試。第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系(三)注意事項(xiàng)：第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系16表3-14液壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)

第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系例題：某井套管鞋以下第一個(gè)砂層井深3048米，井內(nèi)鉆井液密度

m為1.34g/cm3，破裂壓力實(shí)驗(yàn)時(shí)取得以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表3-14所示。求作漏失曲線。表3-14液壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)第二章井下各種壓力的概念及其17圖3--13pf圖3--13pf18練習(xí)題：已知：某井套管鞋以下第一個(gè)砂層井深2000米，泥漿密度為1.45g/cm3，當(dāng)破裂壓力實(shí)驗(yàn)時(shí)套壓為10MPa時(shí)地層破裂。求：1.井深2000米處地層破裂壓力；2.地層破裂壓力梯度。解：1.Pf=0.098*1.45*2000+10=29+10=39(MPa)2.Gf=Pf/H=39/2000=0.0195(MPa/M)第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系練習(xí)題：第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系19第二節(jié)井筒內(nèi)壓力系統(tǒng)第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系井內(nèi)壓力示意圖第二節(jié)井筒內(nèi)壓力系統(tǒng)第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系20定義：由井內(nèi)鉆井液柱重量產(chǎn)生的壓力。計(jì)算公式：Pm=0.0098

h式中：Pm—鉆井液柱壓力，Mpa；

—鉆井液密度，g/cm3；

H—鉆井液柱垂直高度，m。一、鉆井液靜液柱壓力第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系A(chǔ)、起鉆未灌滿鉆井液鉆井液柱壓 力的減小Pd(-)B、巖屑引起鉆井液柱壓力的增加 Pmr（+）在鉆進(jìn)過程中，鉆頭破碎的巖屑要被鉆井液攜帶到環(huán)空，從而使環(huán)空鉆井液密度增高，環(huán)空鉆井液柱壓力升高。定義：由井內(nèi)鉆井液柱重量產(chǎn)生的壓力。一、鉆井液靜液柱壓力第二21定義：鉆井液在環(huán)空上返過程中,克服鉆柱外壁、井壁及鉆井液內(nèi)摩擦力所損耗的壓力。環(huán)空泥漿向上流動(dòng)，環(huán)空阻力方向向下，使井底壓力升高。停止循環(huán)，環(huán)空阻力消失，井底壓力下降。環(huán)空流動(dòng)阻力取決于鉆井液上返速度、環(huán)空間隙、井深和鉆井液性能等。二、環(huán)空流動(dòng)阻力Pbp第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系定義：鉆井液在環(huán)空上返過程中,克服鉆柱外壁、井壁及鉆井液二、22(井控技術(shù))第二章壓力概念課件23三、波動(dòng)壓力1、抽吸壓力Psb：上提鉆柱時(shí)，由于鉆井液粘滯作用而減小的井底壓力值。2、激動(dòng)壓力Psw：下鉆或下套管時(shí)，由于鉆頭下行擠壓該處鉆井液,使鉆井液流動(dòng)受的阻力。激動(dòng)壓力和抽吸壓力是類似的概念，激動(dòng)壓力是正值，抽吸壓力是負(fù)值。如圖2-8所示抽吸壓力第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系三、波動(dòng)壓力1、抽吸壓力Psb：上提鉆柱時(shí)，由于鉆井液粘滯作242-8壓力激動(dòng)2-8壓力激動(dòng)25（3）鉆井液靜切力；（1）管柱的起下速度；3、波動(dòng)壓力的影響因素（2）鉆井液粘度；（6）鉆頭泥包程度。（4）環(huán)行空間的大小；（5）鉆井液密度；第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系（3）鉆井液靜切力；（1）管柱的起下速度；3、波動(dòng)壓力的影26（1）控制起下鉆速度.井控條例規(guī)定：到油氣層后,一檔起鉆（2）操作平穩(wěn)（3）調(diào)整好泥漿性能4、減少波動(dòng)壓力的措施第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系（1）控制起下鉆速度.井控條例規(guī)定：到油氣層后,一檔起鉆4、27四、井底壓力定義：地面和井內(nèi)各種壓力作用在井底的總壓力。這個(gè)壓力隨工況不同而變化。井底壓力大部分來自鉆井液柱靜液壓力，還有鉆井液的環(huán)空流動(dòng)阻力、侵入井內(nèi)的地層流體的壓力、激動(dòng)壓力、抽吸壓力、地面回壓等。1、靜止：井底壓力Pb=鉆井液靜壓力Pm；2、起鉆時(shí)井底壓力Pb=鉆井液靜壓力Pm-抽汲壓力psb -起鉆時(shí)液面下降而降小的壓力Pdp第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系四、井底壓力定義：地面和井內(nèi)各種壓力作用在井底的總壓力。這個(gè)283、下鉆時(shí):井底壓力Pb=鉆井液靜壓力Pm+激動(dòng)壓力Psw；井底壓力=環(huán)空靜液壓力+環(huán)空壓力4、正常鉆進(jìn)時(shí)井底壓力Pb=鉆井液靜壓力Pm+環(huán)空流動(dòng)阻力力Pbp+巖屑入井而增加的壓力Pmr5、劃眼時(shí)井底壓力Pb=鉆井液靜壓力Pm+環(huán)空流動(dòng)阻力力Pbp+激動(dòng)壓力Psw結(jié)論：同一情況下，起鉆工況下井底壓力最小。第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系3、下鉆時(shí):第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系29五、壓差

P定義：井底壓力Pb和地層壓力Pp之間的差值。

P﹥0超平衡壓力鉆井

P﹤0欠平衡壓力鉆井

P=0平衡壓力鉆井

P0近平衡壓力鉆井井底壓差與鉆速成反比。第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系五、壓差P定義：井底壓力Pb和地層壓力Pp之間的差值。30

近平衡鉆井的優(yōu)點(diǎn)：1、大大提高機(jī)械鉆速；2、保護(hù)油氣產(chǎn)層；3、縮短建井周期，降低鉆井成本；4、降低鉆井事故。第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系近平衡鉆井的優(yōu)點(diǎn)：第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系31六、泵壓

定義：克服井內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中摩擦損失所需的壓力。泵壓=地面+鉆柱內(nèi)+鉆頭水眼+環(huán)空流動(dòng)損耗如果不考慮地面管匯壓力損失的情況下，泵壓就等于立壓。第二章井下各種壓力的概念及其相互關(guān)系六、泵壓定義：克服井內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中摩擦損失所需的壓力。第二章32練習(xí)題：已知井深1500米，泥漿密度為1.4g/cm3。環(huán)空流動(dòng)阻力為6kg/cm2，地層壓力為21.2MPa求：1、靜止時(shí)井底壓力；2、循環(huán)時(shí)井