井下各种压力概念及相互关系

十一、安全附加值 在近平衡压力钻进中，钻井液密度的确定，以地层压力 为基准，再增加一个安全附加值，以保证作业安全。因为在起 钻时，由于抽汲压力的影响会使井底压力降低，而降低上提钻 柱的速度等措施只能减小抽汲压力，但不能消除抽汲压力。因 此，需要给钻井液密度附加一安全值来抵消抽汲压力等因素对 井底压力的影响。附加方式主要有两种： 一是按密度附加，其安全附加值为： 油水井：0.05～0.10g/cm3 气井：0.07～0.15g/cm3 二是按压力附加，其安全附加值为： 油水井：1.5～3.5MPa 气井：3.0～5.0MPa 具体选择安全附加值时，应根据实际情况综合考虑地层 压力预测精度、地层的埋藏深度、地层流体中硫化氢的含量、 地应力和地层破裂压力、井控装置配套情况等因素，在规定范 围内合理选择。
十二、压差 井底压力与地层压力之差称为压差。按此方法可将井 眼压力状况分为过平衡、欠平衡和平衡三种情况。过平衡（又 称正压差），是指井底压力大于地层压力；欠平衡（又称负压 差），是指井底压力小于地层压力；平衡，是井底压力等于地
层压力的情况。通常所说的近平衡压力钻井是指压差值在规定
范围内的过平衡压力钻井。 钻井液对油气层的伤害，不能单纯以钻井液密度的高低
2、当量钻井液密度的计算
e
P 0 . 00981 H
式中：P—压力，MPa
例3 井深2800m，钻井液密度1.24g/cm3，下钻时存
在一个1.76MPa的激动压力作用于井底，计算井底压力及
当量钻井液密度
。
解：井底压力P=1.24×0.00981×2800＋1.76=35.82 MPa
2、当量钻井液密度的计算
正常循环时，井底压力=静液压力＋环空压耗
井内流体循环时，环空压耗会使井底压力增加，过大的 循环压耗可能漏失；一旦停止循环，循环压耗突然消失会使井
底压力下降，同样影响井内的压力平衡。
节流循环时，井底压力=静液压力＋环空压力损失＋节 流阀回压
节流循环除气或压井循环时，通过调节节流阀的不同开
关程度，形成一定的井口回压，保持井底压力平衡地层压力。 提钻时，井底压力=静液压力－抽汲压力
4）钻井液密度、粘度、静切力；
5）钻头或扶正器泥包程度。 因此，在起下钻和下套管时，要控制起下速度，不要过快，
在钻开高压油气层和钻井液性能不好时，更应注意。
十、井底压力 在钻井作业中，始终有压力作用于井底，主要来自于钻 井液的静液压力。同时，将钻井液沿环空向上泵送时所消耗 的泵压也作用于井底，即循环钻井液时的环空压耗。其它还 有侵入井内的地层流体的压力、激动压力、抽汲压力、地面 回压等。井底压力就是指地面和井内各种压力作用在井底的 总压力。在不同作业情况下，井底压力是不一样的。 静止状态，井底压力=静液压力 静止状态下，井底压力主要由钻井液的静液压力构成， 钻井液的静液压力主要受钻井液密度和井内液柱高度的影响。 油气活跃的井，要注意井内流体长期静止时，地层中气体的 扩散效应对井内流体密度影响，最终有可能影响井底压力。 另外，静止状态下，要监测井口液面，防止液柱高度下降影 响井底压力。
第二章 井下各种压力概念及相互关系
一、静液压力 1、静液压力和静液压力梯度的定义
静液压力是由静止液体的重力产生的压力。其大小取决
于液体的密度和液体的垂直高度，与液柱的横向尺寸及形状无 关。 静液压力梯度是指每增加单位垂直深度静液压力的变化量。 静液压力梯度受液体密度的影响和含盐浓度、气体的浓度以及 温度梯度的影响。含盐浓度高会使静液压力梯度增大，溶解气 体量增加和温度增高则会使静液压力梯度减小。
2、静液压力的计算
P=ρgH 式中：P--静液压力，MPa ρ--液体密度，g/cm3 g--重力加速度，0.00981
H--液柱的垂直高度，m
在陆上钻井作业中，H为井眼的垂直深度，起始点自转盘 面算起，液体的密度为钻井液的密度。 例1 某井钻至井深3000米处，所用钻井液密1.3g/cm3，求 井底处的静液压力。 解：P=ρgH=1.3×0.00981×3000=38.26MPa
e
P 0 . 00981 H
当量钻井液密度
e
35 . 82 0 . 00981 2800
1 . 30 g / cm
3
地层压力：是地下 岩石孔隙内流体的 压力， 也称孔隙 压力。
七、地层漏失压力 地层漏失压力是指某一深度的地层产生钻井液漏失时 的压力。 对于正常压力的高渗透性砂岩、裂缝性地层以及断层
越不规则、环空间隙越小，且钻井液密度、切力越高，则环空流动阻力越大
反之，则环空流动阻力越小。
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九、激动压力和抽汲压力
1、抽汲压力 抽汲压力发生在井内提钻时，由 以填充钻柱下端因上升而空出来的井 眼空间。这部分钻井液流动时受到流 动阻力的影响，使得井内钻井液不能 及时充满这部分井眼空间，这样，在 钻头下方形成一抽汲空间，其结果是 降低了有效的井底压力。
由于抽汲压力的影响，提钻时的井底压力会下降，导致 很多井在正常钻进时井底压力能够平衡地层压力，而提钻时发 生溢流。因此，提钻时要事先判断并注意减小抽汲压力的影响。 下钻时，井底压力=静液压力＋激动压力 由于激动压力的产生，使得下钻时的井底压力增大，虽 不至于直接引发井控问题，但过大的激动压力可能导致漏失， 致使静液压力下降，从而引发井控问题。所以，下钻时同样要 做好井控工作。 关井时，井底压力=静液压力＋地面回压 发生溢流后需及时关井，形成足够的地面回压，使井底 压力重新能够重新平衡地层压力。地面回压作用于井口设备和 整个井筒，因此要求井口设备具有足够的承压能力和密封性， 地面回压过高会破坏井筒的完好性，所以关井地面回压并不是 越大越好。
G=P/H=ρg
式中：G—压力梯度，kPa/m（MPa/m） P—静液压力，kPa（MPa） H—液柱的垂直高度，m Ρ—液体密度，g/cm3 g—重力加速度，9.81（0.00981） 用压力梯度的定义，静液压力的公式也可以写成： 静液压力=压力梯度×垂深 （P=G×H）
例2 某井钻至井深3600米处，所用钻井液密度为1.5g/cm3，
破碎带、不整合面等处，往往地层漏失压力比破裂压力小得
多，而且对钻井安全作业危害很大。
在钻井过程中，钻井液沿环空向上流动时所产生的压力损失称为环空压耗
在钻井泵克服这个流动阻力推动钻井液向上流动时，井壁和井底也承受了该
流动阻力，因此，井底压力增加。当停泵钻井液停止循环时，流动阻力消失
井底压力又恢复为静液压力。钻井液在环空中上返速度越大、井越深、井眼
例：如图所示，井内钻井液密度 为1.2g/cm3， 3000m处静液柱压力为多少？
解 p= 0.00981H =0.00981×1.20×3000 =35. 288MPa 地层孔隙内流体(水)的 压力为： p= 0.00981H =0.00981×1.07×3000 =31.547MPa
3、静液压力梯度的计算 根据压力梯度的定义可知，其计算公式为：
来衡量，而应以压差的大小和钻井液滤液的化学成分是否与油
气层匹配来鉴别。
计算井内静液压力梯度。 解：G=ρg=1.5×9.81=14.7kPa/m
二、当量钻井液密度
• • 1、当量钻井液密度的定义 当量钻井液密度是指将井内某一位置所受各种 压力之和（静液压力、回压、环空压力损失等）折 算成钻井液密度，称为这一点的当量钻井液密度。 • 把地层压力、地层破裂压力、循环压力折算 成钻井液密度，分别称为地层压力当量钻井液密度、 地层破裂压力当量钻井液密度、循环压力当量钻井 液密度。
于钻柱上提，会引起钻井液向下流动，
2、激动压力 激动压力产生于下钻和下套管 时，因为钻柱下行，挤压其下方 的钻井液，使其产生向上的流动。
由于钻井液向上流动时要克服流
动阻力的影响，结果导致井壁与 井底也承受了该流动阻力，使得
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井底压力增加。
3、影响因素 激动压力和抽汲压力主要受以下因素影响： 1）管柱结构、尺寸以及管柱在井内的实际长度； 2）井身结构与井眼直径； 3）起下钻速度；