第二章井下各种压力的概念及相互关系.
井控习题集(答案)
17、× 18、√ 19、× 20、√ 21、×
22、√ 23、√ 24、√ 25、√ 26、×
27、√ 28、× 29、√ 30、× 31、√
32、× 33、√ 34、×
第三章 地层压力检测
35、√ 36、× 37、√ 38、× 39、√ 40、× 41、√ 42、×
第五章 溢流的原因、预防与显示
60、B 61、A 62、B 63、A 64、D 65、A 第六章 关井程序 66、D 67、C 68、B 69、A 70、C 71、D 72、A 73、B 74、D 75、A 第七章 井内气体的膨胀和运移 76、A 77、D 78、D 79、A 80、B 81、B 82、B
第十八章 井控相关设备
190、× 191、× 192、× 193、√ 194、
√ 195、× 196、√
第十九章 井控装置现场安装、试压与维护
197、√ 198、× 199、√ 200、× 201、
√ 202、√
第二十章 硫化氢的危害、防护和监测
203、√ 204、× 205、× 206、√ 207、
170、C 171、C 172、B 173、A 174、A 第十五章 套管头 175、B 176、C 177、A 178、D 179、C 180、A 第十六章 节流、压井管汇
181、D 182、A 183、A 184、B 185、C
186、C
187、D 188、D 189、D
第十七章 钻具内防喷工具 190、A 191、A 192、C 193、C 194、D 195、A 第十八章 井控相关设备 196、B 197、C 198、B 199、B 200、C 201、A 202、B 203、A
井下井控课后习题答案（供参考）
井下井控课后习题答案（供参考）第⼀章井控的基本概念1.什么是溢流？当井浸发⽣后，井内压⼒⼩于地层压⼒，井⼝返出的液量⽐泵⼊的液量多，或停泵后井⼝⾃动外溢的现象称为溢流。
2.什么是井喷失控？井喷发⽣后，⽆法⽤常规⽅法控制井⼝⽽出现敞喷的现象称为井喷失控。
3.什么是⼀级井控？⼀级井控是指依靠适当密度的钻井液或修井液来平衡地层空隙压⼒，使液柱压⼒⾼于地层压⼒，达到安全施⼯。
4.什么是⼆级井控？⼆级井控是指井内的钻井液或修井液压⼒不能平衡地层孔隙压⼒，地层中的流体侵⼊井内，发⽣溢流、井涌，这时需要依靠地⾯设备和压井措施来恢复压⼒平衡。
5.什么是三级井控？三级井控是指井⼝装置失去对井内喷出流体的控制，为实现正常作业，需要采取特殊抢险作业，才能恢复正常作业的井控作业。
6.简述井喷失控的危害？井喷是钻井⼯程中性质严重、损失巨⼤的灾难性事故，其危害可概括为以下⼏个⽅⾯：（1）打乱全⾯的正常⼯作秩序，影响全局⽣产（2）使钻井事故复杂化、恶性化（3）井喷失控极易引起⽕灾和地层塌陷（4）损害油⽓层，破坏油⽓资源（5）造成钻机设备毁坏、陷落，污染环境（6）涉及⾯⼴，影响周围安全，造成不良的社会影响等7.常见的完井⽅式有哪些？裸眼完井、射孔完井、割缝衬管完井、砾⽯充填完井。
8.由于措施不当引起的井喷失控的原因有哪些？井喷失控的原因包括：（1）安全意识淡薄或⽆安全意识，只注重⽣产，忽视了安全（2）井控设计不到位或现场执⾏设计不到位（3）现场配套标准不⾼（4）现场安装不标准、⽇常维护不到位、不符合《中华⼈民共和国⽯油天然⽓⾏业标准》相关规程的要求第⼆章井下各种压⼒的概念及其相互关系1.解释下列名词：压⼒、静液柱压⼒、地层压⼒、地层压⼒梯度、地层破裂压⼒、当量流体密度、井底压⼒。
压⼒：是指物体单位⾯积上受到的垂直⽅向上的⼒。
静液柱压⼒：由静⽌液柱的重⼒产⽣的压⼒，其⼤⼩只取决于液体的密度和液柱垂直⾼度。
地层压⼒：指地层孔隙中流体所具有的压⼒，也称地层孔隙压⼒。
(井控技术)第二章 压力的概念
气井： 0.07-0.15g / cm 3 (3-5MPa)
第二章 井下各种压力的概念 及其相互关系
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系 第一节 压力的基本概念 一、压力的四种表示方法
1、压力 压力是物体单位面积上所受的垂直力。 压力的单位是帕，符号是 pa；1pa是1m2面积上受到1N （牛顿）的力时形成的压力即1Pa=1N/m2, 1KPa(千帕）=1*103Pa ， 1MPa=1*106Pa 。
（3）调整好泥浆性能
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系 四、井底压力
定义：地面和井内各种压力作用在井底的总压力。这个压力随 工况不同而变化。
井底压力大部分来自钻井液柱静液压力，还有钻井液的环 空流动阻力、侵入井内的地层流体的压力、激动压力、抽吸压 力、地面回压等。 1、静止：井底压力Pb=钻井液静压力Pm； 2、起钻时 井底压力Pb=钻井液静压力Pm-抽汲压力psb
与原工程大气压关系为：
1MPa=10.194kg/cm2即1兆帕约等于10个工程大气压。
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系
2、压力梯度 压力梯度是每增加单位垂直深度压力的变化量。 计算公式为: G=p/H=0.0098H/H=0.0098
式中 G—压力梯度，Mpa/m；
p—压力，Mpa；
H—深度，m；
计算公式为：
K=0.0098 eH/0.0098水H= e 式中 K---压力系数，无单位； 水—水的密度，1.0 g/cm3； H—深度，m； e —当量流体密度，g/cm3。
第2章 井下各种压力的概念及相互关系
第二章井下各种压力的概念及相互关系压力是井控的最主要的基本概念之一，正确理解压力及压力之间的相互关系，对于掌握井控技术和防止井喷事故的发生是非常重要的。
一、压力所谓压力是指：物体单位面积上所受的在垂直力。
压力的国际单位是帕，符号是（Pa），1Pa是1m2面积上受到1N 的垂直力时形成的压力。
即：1 Pa = 1 N / m2根据需要，工程上常用千帕（kPa）和兆帕（MPa）表示。
它们的换算关系是： 1 kPa=1⨯103 Pa1 MPa =1⨯106 Pa1 MPa =1⨯103 kPa1 bar=1⨯105 Pa粗略计算时，可认为1kgf/cm2 =10kPa=0.1Mpa,其误差约为2%。
压力的英制单位为psi，1psi是每平方英寸面积上承受1磅的力时所形成的压力。
1 psi = 6.895 kPa1 MPa = 145 psi二、静液压力静液压力是由静止液体重力产生的压力。
由于流体具有特殊的性质，允许我们使用更随便的计算式。
静液压力是液柱密度和垂直高度的函数，其大小取决于液柱密度和垂直高度。
即Р＝ρgH （2—1）式中Р ——静液压力。
kPa；g ——重力加速度，9.81m／s2；ρ——液体密度，g/cm3；H ——液柱高度，m 。
三、压力梯度为了讨论问题和应用的方便，油田上普遍使用压力梯度的概念。
压力梯度指的是；每增加单位垂直深度压力的变化量，即每米垂直井深压力的变化值或每10m垂直井深压力的变化值。
其计算公式为G＝P／H＝gρ （3——2）中式G ——压力梯度，kPa／m；P——压力，kPa或MPa；H——垂直深度，m或km。
用这个压力梯度的定义，静液压力公式也可以写成：静液压力＝压力梯度×垂直深度压力梯度按定义为每米井深的压力增量。
以水为例，井眼每加垂深1m，静液压力就增加9.81 kPa，垂深每增加10m，静液压力就增加98.1kPa。
四、压力的表示法这里有必要把我国钻井现场有关压力的表示方法加以说明。
井下各种压力的概念及相互关系
九、井底压力
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。 六种不同工况 下： 1、静止状态，井底压力=静液压力 2、正常循环时，井底压力=静液压力＋环空压耗 3、节流循环时，井底压力=静液压力＋环空压力损 失＋节流阀回压 4、起钻时，井底压力=静液压力－抽汲压力 5、下钻时，井底压力=静液压力＋激动压力 6、关井时，井底压力=静液压力＋地面回压
互动交流
通过交流互动，了解学员对以上教 学内容的掌握程度，对普遍问题、重点 难点问题需加以强化，进行“再次教 学”。
小结ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1、静液压力和静液压力梯度的定义 2、静液压力的计算 3、地层压力的定义 4、地层压力的表示方法 5、地层破裂压力的定义 6、激动压力和抽汲压力 7、井底压力 8、钻井液密度安全附加值
成反比 3、地层压力的表示方法有（ ）。 A、用压力的单位表示 B、用压力梯度表示 C、用当量钻井液密度表示 D、用压力系数表示
练习题
二、多项选择题（每题4个选项，将正确的选项号填入括号内） 4、在做地层破裂压力试验时，在（ ）的共同作用下，使地
层发生破裂产生漏失而计算求得地层破裂压力当量密度。 A、套管鞋以上钻井液的静液压力 B、地面回压 C、环空压耗 D、地层压力 5、对于正常压力的（ ）等处，往往地层漏失压力比破裂压
2、激动压力是由于下放钻柱而使井底压力增加的 压力，其数值就是阻挠钻井液向上流动的流动阻力 值。
八、激动压力和抽汲压力
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； 4）钻井液密度、粘度、静切力； 5）钻头或扶正器泥包程度。
A、地层压力 B、基岩应力 C、液柱压力 D、地面压力 11、地层漏失压力是指某一深度的地层产生（ ）时的压力。 A、地层破裂 B、钻井液漏失 C、岩石变形 D、地层坍塌
修井第二部分 压力的概念-1
起钻时
起钻时管柱向上运 动也使井压力发生变化。 起出油管时，井内流体 必须向下流动填补空间， 油管向上运动和流体向 下运动的总体效果是使 井底压力减少，这种压 力的减少称为抽汲压力
结论：
据统计，许多溢流 多发生在起下钻过程中
四. 玻义尔气体定律
井内气体的膨胀和运移规律:符合玻义尔气体定律 • P1V1=P2V2 P1—第一状态的压力 MPa V1—第一状态的体积 米3 P2—第二状态的压力 MPa V2—第二状态的体积 米3
3.反循环工况图
油压
套压
环 空
P井底=P液柱+P地面+P油管摩
3.反循环工况
• 完井作业过程中反循环与正循环有显著 不同。从而反循环的井底压力也与正循环 不同。因此井底压力的组成应考虑管内流 动的摩阻。 反循环时井底压力： P井底=P液柱+P地面+P油管摩 由于大多数油管内面积小于油管套环空 面积， 因而大部分反循环时井底压力大于正循 环时的井底压力。
地层压力
是地下岩石孔隙内流体的压力，MPa ①正常压力， 正常情况下，地下某一深度的地 层压力等于地层流体作用于该处的静液压力，这 个压力就是由某深度以上地层流体静液压力所形 成的。盐水是常见的地层流体，它的密度大约为 1．07g／cm3。因此，地层压力梯度大约是10。 496kPa／m2。按习惯，10．496kPa／ m2的地层 压力梯度是正常的，将深度乘以 10。496kPa／ m2就可求得含盐水地层中的压力。
•1psi=6.895kPa 1psi=7 kPa
二、井控涉及的相关压力术语
1.静液压力：静态井况时，液柱对其底部所产生的力 • 2.循环阻力： • 含义流体在管道中流动时,要克服流体与管壁流体
第二章井下各种压力的概念及相互关系
称为正常压力地层。 √ 3、地层破裂压力是指某一深度地层发生破裂和裂缝时所能承
受的压力。 √ 4、异常高压地层压力当量钻井液密度小于地层水的密度。
× 5、静液压力梯度受液体密度、含盐浓度、溶解气体的浓度以
及温度梯度的影响。 √
练习题
四、简答题（简要回答所提出的问题） 1、什么是井底压力？ 2、什么是地层压力？ 3、激动压力、抽汲压力的影响因素有哪些？ 4、在钻进、起钻、下钻、静止等几种常见的工况中，井底压
A、地层压力 B、基岩应力 C、液柱压力 D、地面压力 11、地层漏失压力是指某一深度的地层产生（ ）时的压力。 A、地层破裂 B、钻井液漏失 C、岩石变形 D、地层坍塌
12、大部分的压力损失发生在钻柱里和（ ）。 A、水眼处 B、地面管汇 C、环空内 D、出口处 13、压力损失的大小取决于钻柱长度、钻井液密度和（ ）、
A、地层破裂压力 B、循环压力 C、地层压力 D、回压
4、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)g/cm3。
A、1.30 B、1.24 C、1.18
D、0.064
练习题
一、单项选择题（每题4个选项，只有1个是正确的，将正确 的选项号填入括号内）
5、地层压力是确定钻井液（ ）的依据。 A、密度 B、粘度 C、失水 D、切力 6、正常压力地层中随着井深的增加，地层压力梯度（ ）。 A、增大 B、不变 C、减小 D、不确定 7、地层破裂压力一般随着井深的增加而( )。 A、不变 B、减小 C、增大 D、不确定 8、地层破裂压力是确定( )的重要依据之一。 A、地层压力 B、抽吸压力 C、坍塌压力 D、最大允许关井套
井下各种压力及其相互关系
第二节井下各种压力及其相互关系一、压力的概念1、压力σ压力是指物体单位面积上所受的垂直力。
常用单位帕斯卡（Pa）、千帕（kPa）、兆帕（MPa）。
1Pa=1N/m21kPa=1×103Pa1Mpa=1×106Pa它与过去的工程大气压的换算关系是：1MPa=10.194 kgf/cm2或1kgf/cm2=98.067 kPa英制中，压力的单位是每平方英寸面积上受多少磅的力（psi）1psi=6.895kPa2、压力梯度压力梯度指的是每增加单位垂直深度，压力的变化量。
G=P/H= gρ式中G：压力梯度MPa/m；P：压力Mpa；H: 深度。
公制中g＝0.0098m/ s2英制中g=0.052ft/s2钻井液液柱压力P=0.052ρH压力梯度G=0.052ρ式中P：钻井液液柱压力，1磅／英寸2简称1psi；ρ：钻井液密度，1磅／加仑（美），简称1ppg；H：液柱高度，英尺ft。
单位换算：1ppg=0.1198g/cm31ft=0.3048m3、压力的表示方法（1）用压力的具体数值来表示。
例如：地层压力为35Mpa。
（2）用地层压力梯度来表示。
在对比不同深度地层的压力时，可消除深度的影响。
如：地层压力为0.012Mpa／m。
（3）用钻井液当量密度来表示。
某点压力等于具有相当密度的钻井液在该点所形成的液柱压力。
ρp＝P p／0.0098H如：某地层压力为1.70g/cm3。
（4）用压力系数来表示。
压力系数是某点压力与该深度处淡水的静液压力之比。
数值上与当量钻井液密度相同，只是无量纲。
如：地层压力为1.70。
二、井内压力系统及各种压力概念1、静液压力静液压力是指静止的液体重力产生的压力，钻井中的静液压力实际上是钻井液液柱压力p m（或称浆柱压力）。
P m=0.0098ρm H式中ρm：钻井液密度g/cm3；H：钻井液液柱高度m；P m：钻井液液柱压力MPa。
2、地层压力地层压力是指作用在地层孔隙内流体上的压力，也称地层孔隙压力。
井下各种压力概念与相互关系
井下各种压力概念与相互关系井下压力啊，真是一个让人又爱又恨的话题！一提到井下压力，很多人可能都会皱起眉头，因为它听起来好像是个高深莫测的东西，搞不清楚就像是被大山压住了，喘不过气。
但你知道吗，其实井下的压力就像我们生活中的一堆琐事，看起来复杂，搞清楚了其实一点也不难。
好吧，不卖关子了，今天我们就来聊聊井下各种压力的概念和它们之间的关系。
井下的压力主要有几种，最常见的就是地层压力、钻井液压力、孔隙压力、静水压力……听着是不是有点头晕？但它们之间的关系就像是密密麻麻的亲戚，虽然各有各的职责，但说白了，大家的目标就是为了“稳”字当头，确保井下工作不出问题。
比如说，地层压力就好像是地下那一块块岩层给你施加的压力，越深压力越大，你钻下去，感觉就像背着一座大山。
钻井液压力呢，就是你往井里注入的液体，帮助保持井口的稳定性。
至于孔隙压力，简单说就是地下岩层孔隙中储存的流体压力，通常它跟地层压力差不多。
静水压力嘛，顾名思义，就是静止水的压力，这也是我们钻井过程中很重要的一环。
这些压力之间啊，实际上是有着千丝万缕的联系。
想象一下，如果井下的地层压力特别大，而你又没有注入足够的钻井液，那就可能会发生井喷事故，这时候的钻井液压力就显得尤为重要。
就像是我们打篮球的时候，突然有人上来防守，球员得有灵活的反应，才能不让对方把球抢走。
反过来，钻井液压力太大，可能又会把井壁撑开，导致井壁破裂，带来一堆麻烦事儿。
所以，维持一个合适的平衡，才是最重要的，太多太少都不行。
当然了，在井下压力的博弈中，压力的大小也是会随着深度的增加而变化的。
大家都知道，越往下走，压力就越大。
井下压力变化是一个随深度而逐步增加的过程，这一点跟我们生活中的压力其实很像。
你要是站得高，看得远，压力或许就轻一些；但如果你直接钻进了井底，压力随之而来，那可就得小心应对了。
而在这一过程中，不同类型的压力就像是不同的角色，每个都在为整个工作保驾护航。
有点像是老爸在家里拿着遥控器打理全局，妈妈在旁边照顾着每一个细节，孩子们也得自己知道什么时候该安静什么时候该活跃。
修井第二部分 压力的概念
•
•
BHP=HP+SP+FPtbg
• BHP—井底压力MPa
• HP—液柱压力MPa
SP—地面压力MPa
FPtbg —油管摩阻MPa
• 由于大多数油管内面积小于油管套环空面积，因而大部分井底压力在 反循环时大于正循环时的井底压力，井底压力的当量循环密度也大于
4.起下钻
• 起下钻是修井作业中最常见的工作之一。但是据统计，许 多溢流发生在起下钻过程中，因此应对起下钻的基本概念
5． 玻义尔气体定律
• 气体体积和压力之间的关系，由波义尔于1660年通过实验
•
P1V1=P2V2
P1—第一状态的压力 MPa
V1—第一状态的体积 米3
P2—第二状态的压力 MPa
V2—第二状态的体积 米3
• 由于井内压力变化而引起气体溢流体积的变化（膨胀）可 以从地面循环罐液面上升来观察到.因此，如果循环罐是 有刻度的，循环时可以随时确定溢流的体积.
• 下钻时管柱向下运动使井底压力增加。当油管下柱时，井 内流体必须向上流动，从而造成井底压力的增加。我们通 常称之为激动压力
• 起钻时管柱上向的运动也使井压力发生变化。起出油管时， 井内流体必须向下流动填补空间油管向上和流体向下的总 体效果是使井底压力减少，这种压力的减少称为抽汲压力。
• · ·
· •
3． 反循环工况
• 完井作业过程中反循环与正循环有显著不同。循环路线和摩阻效果都 与正循环相反，许多井眼的管内流动面积小于环空流动面积。从而反 循环的井底压力也与正循环不同。因此井底压力的组成应考虑管内流
• 完井和作业施工中，许多情况下使用象磨鞋、钻头、刮削器这样的井 下工具。这些工具也会使管内摩阻增大从而使井底压力增加。如果使 用了这些工具，在进行井底压力和当量密度计算时，必须给予考虑。
井下各种不压力概念及相互关系
井下各种不压力概念及相互关系井下各种不压力概念及相互关系在地球内部的地球壳下，存在着一种气体或液体的力，即地下水。
地下水是存在于地球表层以下岩石或土壤的水分，它在地下岩石或土壤中以孔隙水或凝聚水的形式存在。
地下水存在于各种地质结构中，其中包括岩层、裂缝、洞穴、地下河流等。
井下的各种不压力概念及相互关系主要包括：水压、地下水位、压力梯度、渗透力以及井下流体力学。
1.水压：水压是指地下水在井下岩石或土壤中的压力。
水压是由地下水的重力作用产生的，它可以通过水压计或井下压力表进行测量。
水压的大小取决于地下水的深度和含水层的性质。
2.地下水位：地下水位是指地下水表面的高度，也可以理解为地下水层的顶部。
地下水位的高低反映了地下水的含水量以及地下水流动的方向。
地下水位高的地方通常会形成湖泊、河流或泉水，地下水位低的地方则可能出现干旱或沙漠。
3.压力梯度：压力梯度是指单位距离内地下水压力的变化率。
压力梯度是一个重要的概念，它反映了地下水流动的强度和方向。
在同一地层中，压力梯度的大小可以通过测量不同井的水位差来确定。
4.渗透力：渗透力是指单位面积内地下水通过岩石或土壤的能力。
渗透力与地下水压力梯度有关，它是地下水流动的驱动力。
渗透力的大小取决于岩石或土壤的渗透性，即它们容纳和传递地下水的能力。
5.井下流体力学：井下流体力学研究地下水的流动和压力分布。
它主要涉及岩石物理学、渗流力学和多孔介质力学等方面的知识。
井下流体力学的研究可以帮助我们理解地下水的运动规律以及地下水对地下工程和地质灾害的影响。
这些不压力概念之间存在着相互关系。
首先，地下水位和水压有着密切的联系。
地下水位高的地方，水压一般也相对较高；地下水位低的地方，水压较低。
其次，压力梯度和渗透力也有关联。
压力梯度的大小决定了渗透力的大小，从而影响了地下水的流动速度和方向。
井下流体力学研究的目标就是通过研究这些相互关系来揭示地下水的流动规律。
总之，在井下存在着各种不压力概念及相互关系，它们共同构成了地下水的运动系统。
A02压力概念与相互关系-第二章
图2-1-1 静液压力与地层压力第2章 井下各种压力的概念及其相互关系井控问题实际上是井内油气压力控制问题，了解和掌握各种压力的概念及其各种井下压力之间的关系,对于学习和掌握井下作业井控工艺技术非常必要。
2.1 井下各种压力的概念压力是指物体单位面积上受到的垂直力，物理学上叫压强，在石油工程上习惯称为压力。
单位是帕斯卡，符号是Pa 。
在1平方米(m 2)面积上垂直作用1牛顿(N)的力时所形成压力是1帕(Pa)，即1Pa=lN/m 2。
根据需要，常用千帕（KPa ）或兆帕（MPa ）表示压力。
1KPa=103Pa 1MPa=106Pa与工程大气压的换算关系是：1MPa=10.194kgf/cm 2或 1kgf/cm 2=0.098MPa 粗略计算时，可认为：1kgf/cm 2≈100KPa=0.1MPa 其误差约为2%。
英制中，压力的单位用1平方英寸(in 2)面积上受多少磅(bf)的力来衡量，单位符号是psi ，换算关系是1psi ≈6.895kPa=0.006895MPa 。
井控中的压力是由液体、气体或液体与气体共同产生的，但压力的概念是一样的。
2.1.1 静液压力P m静液压力是由静止液体重力产生的压力。
是液体密度和垂直高度的函数，其大小取决于液体密度和垂直高度。
图2-1-1表示出了井内井液压力与地层孔隙水的静液压力。
静液压力的数学表达式：P m =10-3g ρm H m (2-1)式中：P m -静液压力，MPa 。
ρm -液体密度，g/cm 3。
g-重力加速度(一般取9.81)，m/s 2。
H m -液柱垂直高度，m 。
井控工艺技术中常用压力梯度表示压力。
压力梯度是指每增加单位垂直深度压力变化的量。
静液压力梯度的数学表达式：G m=P m/H m=10-3gρm (2-2)式中：G m-静液压力梯度，MPa/m。
需要特别注意的是井深是垂深而不是斜（测量）深。
[例2-1]如图2-1-1所示，井内钻井液的密度为1.20g/cm3，地层水的密度为1.07g/cm3，求3000m处的静液压力及地层孔隙内流体的压力。
第2章井下各种压力的概念及相互关系
第2章井下各种压力的概念及相互关系第二章井下各种压力的概念及相互关系压力是井控的最主要的基本概念之一，正确理解压力及压力之间的相互关系，对于掌握井控技术和防止井喷事故的发生是非常重要的。
一、压力所谓压力是指：物体单位面积上所受的在垂直力。
压力的国际单位是帕，符号是（Pa），1Pa是1m2面积上受到1N 的垂直力时形成的压力。
即：1 Pa = 1 N / m2根据需要，工程上常用千帕（kPa）和兆帕（MPa）表示。
它们的换算关系是： 1 kPa=1?103 Pa1 MPa =1?106 Pa1 MPa =1?103 kPa1 bar=1?105 Pa粗略计算时，可认为1kgf/cm2 =10kPa=0.1Mpa,其误差约为2%。
压力的英制单位为psi，1psi是每平方英寸面积上承受1磅的力时所形成的压力。
1 psi = 6.895 kPa1 MPa = 145 psi二、静液压力静液压力是由静止液体重力产生的压力。
由于流体具有特殊的性质，允许我们使用更随便的计算式。
静液压力是液柱密度和垂直高度的函数，其大小取决于液柱密度和垂直高度。
即Р＝ρgH （2—1）式中Р ——静液压力。
kPa；g ——重力加速度，9.81m／s2；ρ——液体密度，g/cm3；H ——液柱高度，m 。
三、压力梯度为了讨论问题和应用的方便，油田上普遍使用压力梯度的概念。
压力梯度指的是；每增加单位垂直深度压力的变化量，即每米垂直井深压力的变化值或每10m垂直井深压力的变化值。
其计算公式为G＝P／H＝gρ （3——2）中式G ——压力梯度，kPa／m；P——压力，kPa或MPa；H——垂直深度，m或km。
用这个压力梯度的定义，静液压力公式也可以写成：静液压力＝压力梯度×垂直深度压力梯度按定义为每米井深的压力增量。
以水为例，井眼每加垂深1m，静液压力就增加9.81 kPa，垂深每增加10m，静液压力就增加98.1kPa。
四、压力的表示法这里有必要把我国钻井现场有关压力的表示方法加以说明。
第二章井下各种压力的概念
在井下作业中，井内液柱压力的下限要与地层 压力相平衡，即不污染油气层，又能保证井控安 全。而其上限则不应超过地层的破裂压力，以避 免压裂地层造成井漏。尤其是地层压力差别较大 的裸眼井段，如措施不当会造成先漏后喷的问题。 破裂压力是制定施工措施、确定最大关井套压的 重要依据。
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压力的表示方法
我国石油作业现场有4种压力的表示方法。
1.用压力单位表示：
这是一种直接表示法，如100 kPa、10 MPa。
2.用压力梯度表示：
压力梯度是指单位深度或高度地层压力的变化量， 即单位井深压力的变化值。计算公式为： G＝p/H＝10-3ρg＝0.009 81ρ （2-2）
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井下各种压力的概念
静液压力，地层压力，上覆岩层压力，地层破裂 压力，井底压力，压差，压力损失，激动压力和 抽吸压力。
压力的表示方法
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静液压力
静液压力是由静止液体重力产生的压力。
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如图2-1所示。静液压力是液柱密度 和垂直高度的函数，其大小取决于 液柱密度和垂直高度。 ph＝10-3gH ＝0.009 8H （2-1） 式中 ph——静液压力，MPa； g——重力加速度，9.81 m/s2； ——液体密度，g/cm3； H——液柱的垂直高度，m。
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例2-1：如图2-1所示，井内井液的密度为1.20 g/cm3，地层水的密度为1.07 g/cm3，求3 000 m 处的静液压力及地层孔隙内流体的压力。
解：井液静液压力： pm＝10-3gH＝10-3×1.20×9.81×3 000＝35.316 （MPa） 地层孔隙内流体的压力： pp＝10-3gH＝10-3×1.07×9.81×3 000＝31.49（MPa）
井下各种压力概念及相互关系
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
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
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；
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。
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
A02压力概念与相互关系-第二章
图2-1-1 静液压力与地层压力第2章 井下各种压力的概念及其相互关系井控问题实际上是井内油气压力控制问题，了解和掌握各种压力的概念及其各种井下压力之间的关系,对于学习和掌握井下作业井控工艺技术非常必要。
2.1 井下各种压力的概念压力是指物体单位面积上受到的垂直力，物理学上叫压强，在石油工程上习惯称为压力。
单位是帕斯卡，符号是Pa 。
在1平方米(m 2)面积上垂直作用1牛顿(N)的力时所形成压力是1帕(Pa)，即1Pa=lN/m 2。
根据需要，常用千帕（KPa ）或兆帕（MPa ）表示压力。
1KPa=103Pa 1MPa=106Pa与工程大气压的换算关系是：1MPa=10.194kgf/cm 2或 1kgf/cm 2=0.098MPa 粗略计算时，可认为：1kgf/cm 2≈100KPa=0.1MPa 其误差约为2%。
英制中，压力的单位用1平方英寸(in 2)面积上受多少磅(bf)的力来衡量，单位符号是psi ，换算关系是1psi ≈6.895kPa=0.006895MPa 。
井控中的压力是由液体、气体或液体与气体共同产生的，但压力的概念是一样的。
2.1.1 静液压力P m静液压力是由静止液体重力产生的压力。
是液体密度和垂直高度的函数，其大小取决于液体密度和垂直高度。
图2-1-1表示出了井内井液压力与地层孔隙水的静液压力。
静液压力的数学表达式：P m =10-3g ρm H m (2-1)式中：P m -静液压力，MPa 。
ρm -液体密度，g/cm 3。
g-重力加速度(一般取9.81)，m/s 2。
H m -液柱垂直高度，m 。
井控工艺技术中常用压力梯度表示压力。
压力梯度是指每增加单位垂直深度压力变化的量。
静液压力梯度的数学表达式：G m=P m/H m=10-3gρm (2-2)式中：G m-静液压力梯度，MPa/m。
需要特别注意的是井深是垂深而不是斜（测量）深。
[例2-1]如图2-1-1所示，井内钻井液的密度为1.20g/cm3，地层水的密度为1.07g/cm3，求3000m处的静液压力及地层孔隙内流体的压力。
第2章 井下各种压力的概念及其相互关系
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系一 压力压力是井控工作中最主要的概念之一。
正确理解井下各种压力的概念及其相互关系对于掌握井控技术和防止井喷是非常重要的。
1、压力的定义压力也称压强，是指物体单位面积上所受的垂直力。
2、压力的数学表达式SF P 式中：P —压力，N/m 2F —作用于面积S 上的垂直力，NS —面积，m 23、压力的单位及换算压力的国际标准制单位是帕斯卡，简称帕，符号是Pa 。
1帕就是1 m 2面积上受到1N 的垂直力时形成的压力，即 1Pa = 1 N/m 2压力的单位帕是一个相对较小的单位。
为了现场应用的方便，常使用千帕(KPa)和兆帕(MPa)两个单位，即1 MPa=1000 KPa=106 Pa与过去常用的工程大气压(kgf/cm 2)的换算关系是1 MPa= 10.194 kgf/cm2 1 kgf/cm 2= 98.067 KPa粗略计算时，可认为1 kgf/cm 2 = 100 KPa = 0.1MPa另外，压力的国际工程单位是巴(bar)，1bar=1.01972kgf/cm 2 英制中，压力的单位是psi 。
1psi 即1平方英寸面积上受到1磅的垂直力。
与兆帕的换算关系是 1000psi= 6.895MPa二静液压力1、静液压力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，与液体的断面形状无关。
2、静液压力的计算P=ρgH式中：P--静液压力，MPaρ--液体密度，g/cm3g--重力加速度，0.00981H--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2000米处，所用钻井液密度为1.2 g/cm3,求井底处的静液压力。
解：P=ρgH = 1.2×0.00981×2000 = 23.5 MPa三地层压力1、地层压力的定义地层压力是指地下岩石孔隙内流体的压力，也称孔隙压力。
井下压力及其相互关系
地层的分类
1、地层分类的原则：以地层压力与正常地层压力的比较大小来 、地层分类的原则： 划分地层类型。 划分地层类型。 2、地层的类型： 、地层的类型： ）、正常地层压力地层 （1）、正常地层压力地层：具有正常地层压力的地层。 ）、正常地层压力地层：具有正常地层压力的地层。 一般此类地层的地层压力的范围为： 之间。 一般此类地层的地层压力的范围为：1.00-1.07g/cm³之间。 之间 ）、异常地层压力的地层 （2）、异常地层压力的地层：具有较正常地层压力大或小的地 ）、异常地层压力的地层： 层。 A、异常高压地层：地层压力较正常地层压力大的地层。 、异常高压地层：地层压力较正常地层压力大的地层。 一般此类地层的地层压力的范围为： 以上。（ 一般此类地层的地层压力的范围为：1.07g/cm³以上。（任何 以上。（任何 一个含油气构造均为异常高压地层） 一个含油气构造均为异常高压地层） B、异常低压地层：地层压力较正常地层压力小的地层。 、异常低压地层：地层压力较正常地层压力小的地层。 一般此类地层的地层压力的范围为： 以下。 一般此类地层的地层压力的范围为：1.00g/cm³以下。 以下 多见开发区块） （多见开发区块）
又因岩石在水平方向上所受应力与垂直方向上所受压力有关。 又因岩石在水平方向上所受应力与垂直方向上所受压力有关。
δn = （Po- Pp）k （k为系数） 要使地层发生破裂就必须克服δn + Pp 所以： Pf=δn + Pp= Pp + （Po- Pp）k
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练习题
一、单项选择题（每题4个选项，只有1个是正确的，将正确 的选项号填入括号内） 1、压力梯度是指( )压力的增加值。 A、某一深度 B、套管鞋深度 C、单位井深 D、单位垂直 深度 2、计算钻井液的静液压力时，井深数值必须依据( )。 A、钻柱长度 B、测量井深 C、垂直井深 D、设计井深 3、地层压力当量钻井液密度是指把( )折算成钻井液密度。 A、地层破裂压力 B、循环压力 C、地层压力 D、回压 4、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，计算井底压力当量钻井 液密度( )g/cm3。 A、1.30 B、1.24 C、1.18 D、0.064
练习题
二、多项选择题（每题4个选项，将正确的选项号填入括号内） 4、在做地层破裂压力试验时，在（ ）的共同作用下，使地 层发生破裂产生漏失而计算求得地层破裂压力当量密度。 A、套管鞋以上钻井液的静液压力 B、地面回压 C、环空压耗 D、地层压力 5、对于正常压力的（ ）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。 A、高渗透性砂岩 B、裂缝性地层 C、断层破碎带 D、不整合面 6、循环压力损失的大小取决于（ ）等因素。 A、钻井液密度 B、钻井液粘度 C、排量 D、流通面积
1、地层压力的定义 地层压力是指地下岩石孔隙内流体的压力，也称 孔隙压力。 2、地层压力的表示方法 1）用压力的单位表示。这是一种直接表示法。 2）用压力梯度表示。 3）用当量钻井液密度表示。 4）用压力系数表示。压力系数是某点压力与该点水 柱压力之比，无因次，其数值等于该点的当量钻井 液密度。
三、地层压力
练习题
一、单项选择题（每题4个选项，只有1个是正确的，将正确 的选项号填入括号内） 10、地层坍塌压力指的是液柱压力由大向小到一定程度时井 壁岩石发生剪切破坏造成井眼坍塌时的（ ）。 A、地层压力 B、基岩应力 C、液柱压力 D、地面压力 11、地层漏失压力是指某一深度的地层产生（ ）时的压力。 A、地层破裂 B、钻井液漏失 C、岩石变形 D、地层坍塌 12、大部分的压力损失发生在钻柱里和（ ）。 A、水眼处 B、地面管汇 C、环空内 D、出口处 13、压力损失的大小取决于钻柱长度、钻井液密度和（ ）、 切力、排量及流通面积。 A、钻井液粘度 B、钻井液含砂量 C、泵的功率 D、钻 井液失水 14、在钻井作业中，井底压力最小的工况是( )。 A、钻进 B、起钻 C、下钻 D、空井
教学目标
1、了解各种压力的概念及其相互关系
教学内容要点
一、定义 1、压力 3、压力梯度 5、上覆岩层压力 7、井底压力 9、压力损失 11、抽汲压力 二、相互关系
2、静液压力 4、地层压力 6、破裂压力 8、压差 10、激动压力
重点难点 重点
1、简单压力计算 2、压力的相互关系
难点
1、压力的相互关系
3、地层压力的分类 1）正常地层压力 2）异常高压 3）异常低压
四、上覆岩层压力
上覆岩层压力是指某深度以上的地层岩石基质和 孔隙中流体的总重量对该深度所形成的压力。地下 岩石平均密度大约为2.16～2.64g/cm3，于是平均上 覆岩层压力梯度大约为22.62kPa/m。 上覆岩层压力与地层压力的关系是 P0 =σ+ Pp 式中：P0—上覆岩层压力，MPa； σ—岩石颗粒应力，MPa； Pp—孔隙压力，MPa。
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。
二、当量钻井液密度
2、压力系数：压力系数是某点压力与该点水 柱压力之比，无因次，其数值等于该点的当 量钻井液密度。
三、地层压力
八、激动压力和抽汲压力
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； 4）钻井液密度、粘度、静切力； 5）钻头或扶正器泥包程度。
九、井底压力
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。 六种不同工况 下： 1、静止状态，井底压力=静液压力 2、正常循环时，井底压力=静液压力＋环空压耗 3、节流循环时，井底压力=静液压力＋环空压力损 失＋节流阀回压 4、起钻时，井底压力=静液压力－抽汲压力 5、下钻时，井底压力=静液压力＋激动压力 6、关井时，井底压力=静液压力＋地面回压
练习题
三、判断题（对的画“√”，错的画“×”） 1、静液压力的大小与井眼的尺寸有关。× 2、按习惯，把压力梯度在9.8kPa/m～10.5kPa/m之间的地层 称为正常压力地层。 √ 3、地层破裂压力是指某一深度地层发生破裂和裂缝时所能承 受的压力。 √ 4、异常高压地层压力当量钻井液密度小于地层水的密度。 × 5、静液压力梯度受液体密度、含盐浓度、溶解气体的浓度以 及温度梯度的影响。 √
七、循环压力损失与环空压耗
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。 钻井液在环空中上返速度越大、井越深、井眼越不规则、 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。
八、激动压力和抽汲压力
1、抽汲压力就是由于上提钻柱而使井底压力减小 的压力，其数值就是阻挠钻井液向下流动的流动阻 力值。根据计算可知，一般情况下抽汲压力当量钻 井液密度为0.03～0.13g/cm3，国外要求把抽汲压力 当量钻井液密度减小到0.036g/cm3左右。 2、激动压力是由于下放钻柱而使井底压力增加的 压力，其数值就是阻挠钻井液向上流动的流动阻力 值。
练习题
一、单项选择题（每题4个选项，只有1个是正确的，将正确 的选项号填入括号内） 5、地层压力是确定钻井液（ ）的依据。 A、密度 B、粘度 C、失水 D、切力 6、正常压力地层中随着井深的增加，地层压力梯度（ ）。 A、增大 B、不变 C、减小 D、不确定 7、地层破裂压力一般随着井深的增加而( )。 A、不变 B、减小 C、增大 D、不确定 8、地层破裂压力是确定( )的重要依据之一。 A、地层压力 B、抽吸压力 C、坍塌压力 D、最大允许关井套 管压力 9、钻井过程中，配制合理的钻井液（ ），平衡地层坍塌压 力，防止地层失稳。 A、密
二、多项选择题（每题4个选项，将正确的选项号填入括号内） 1、静液压力的大小取决于流体的（ ）。 A、密度 B、高度 C、横截面积 D、体积 2、当量钻井液密度与( )。 A、实际井深成反比 B、垂直井深成正比 C、该点所受各种压力之和成正比 D、该点所受各种压力之和 成反比 3、地层压力的表示方法有（ ）。 A、用压力的单位表示 B、用压力梯度表示 C、用当量钻井液密度表示 D、用压力系数表示
练习题
四、简答题（简要回答所提出的问题） 1、什么是井底压力？ 2、什么是地层压力？ 3、激动压力、抽汲压力的影响因素有哪些？ 4、在钻进、起钻、下钻、静止等几种常见的工况中，井底压 力最小的工况是哪一种？在该工况下该如何做好井控工作？
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。
一、静液压力
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 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： 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）
井径的变化反映了井壁坍塌压力的大小，从而 可以确定地层的坍塌压力。
七、循环压力损失与环空压耗
循环压力损失是指泵送钻井液通过地面高压管汇、 水龙带、方钻杆、井下钻柱、钻头喷嘴，经环形空 间向上返到地面循环系统，及其它所经过的物体， 因摩擦所引起的压力损失。在数值上等于钻井液循 环泵压。通常，大部分压力损失发生在钻井液通过 钻头喷嘴时。循环排量的变化也会引起泵压较大的 变化。
互动交流 通过交流互动，了解学员对以上教
学内容的掌握程度，对普遍问题、重点
难点问题需加以强化，进行“再次教
学”。
小结
1、静液压力和静液压力梯度的定义 2、静液压力的计算 3、地层压力的定义 4、地层压力的表示方法 5、地层破裂压力的定义 6、激动压力和抽汲压力 7、井底压力 8、钻井液密度安全附加值
练习题
二、多项选择题（每题4个选项，将正确的选项号填入括号内） 7、能够产生激动压力的工况是( )。 A、起钻 B、下钻 C、空井 D、下套管 8、激动压力和抽汲压力主要受（ ）等因素影响。 A、管柱结构、尺寸以及管柱在井内的实际长度 B、井身结构与井眼直径 C、起下钻速度 D、钻井液密度、粘度、静切力 9、影响井底压力的因素有( )。 A、静液压力 B、地面回压 C、环空压耗 D、地层压力 10、具体选择钻井液安全附加值时，应根据实际情况综合考 虑（ ）与井控装置配套情况等因素，在规定范围内合理 选择。 A、地层压力预测精度 B、地层的埋藏深度 C、地层流体中硫化氢的含量 D、地应力和地层破裂压力
四、上覆岩层压力
上覆岩层压力、地层 压力和骨架应力之间的 关系如图2—1所示。
图2—1 P0，σ 和Pp之间的关系
五、地层破裂压力
1、地层破裂压力的定义 地层破裂压力是指某一深度的地层发生破碎或 裂缝时所能承受的压力。破裂压力一般随井深增加 而增大。
六、地层坍塌压力
地层坍塌压力是指井眼形成后井壁周围的岩石应 力集中，当井壁周围的岩石所受的切向应力和径向 应力的差达到一定数值后，将形成剪切破坏，造成 井眼坍塌，此时的钻井液液柱压力即为地层坍塌压 力。