井内的压力及其相互关系

1MPa
1PSi
4
2、静液（柱）压力Pm
（1）定义:静止液体本身重量造成的压力。 （2）计算公式:
H
Pm=9.8ρH
式中:Pm_____静液压力,Kpa ρ______液体的密度,克/毫升 H______液体(柱)的垂直高度,米 注:静液压力的大小只和垂直高度及液体密度 有关 （2）修井液的粘度、切力、密度等。(性能） （3）油管的内径、油管、套（或裸眼井）环 空的间隙。 （4）油管、钻头等的节流情况。（内径） （5）惯性力。（管柱的长度）
29
复习思考题
1、名词解释： 压力、地层压力、地层破裂压力、井底压力 地层压力梯度、地层破裂压力梯度、静液压 力、泵压、油压、套压、压力损失。 2、分析井底压力在不同工况下的情况。 3、影响抽汲、激动压力的因素。 4、已知井深为1000米处的压力为12Mpa，求 压力梯度。如用密度表示，值是多少？ 5、已知井深为3200米处的压力为50MPa，求 压力梯度与当量压井的密度各为多少？
11
上覆岩层压力
与地层孔隙
压力
压力的关系
σo=M+ P
式中
P 井 深 M
σo
σo—上覆岩层压力 M—基体岩石重量
P—地层孔隙压力
12
5、压力梯度
1）定义：每增加单位垂直高度(或深度) 压力的变化值。 注:单位高度可以是米,10米,100米等。
2）计算方法:
Gm=Pm/H=9.8ρ 单位:KPa/m KPa/10m KPa/100m
2
1、压力
(1)定义： 单位面积上所受的垂直的力。
（2）单位: 1帕斯卡 =1牛顿/平方米。 1兆帕=1000000帕斯卡。 1兆帕=1000千帕=10个大气压。 (1磅/平方英寸=0.0069兆帕) 1MPa=10.194Kgf/cm2
3
（3）压力的表示方法： A、压力单位：1KPa 等。 B、压力梯度。 C、流体当量密度。 D、压力系数：某点 压力与该点水柱静压力 之比。
16
管压力和泵如量为坐标的液压试验曲线，如图；
17
从图中确定如下各值: 图中漏失压力PL ，即开始偏离直线之点 的压力，其后压力仍上升；Pf开裂压力，压力 最大值之点，过后压力下降；传播压力，Pr， 压力趋于平缓之点。 E确定不应超过的泥浆密度： 试验泥浆密度+漏失压力PL /9.81H(克/ 立方厘米) F可求得地层破裂压力梯度: 9.81 ρm + PL /H(千帕/米)
13
6、地层破裂压力
地层破裂压力是指某一深度地层发生破碎和 裂缝时所能承受的压力。 或者说井中在一定深度出露的地层，承受压 力的能力是有限的。当压力达到某一值时会 使地层破裂，这个压力我们称为这个地层的 破裂压力。
14
我们把每单位深度增加的破裂压力值叫
做地层破裂压力梯度。 破裂压力梯度一般随井深增加而增大。 深水底部的岩层就较松，其破裂梯度可能是 很小的，因此在很小的压力下，地层就会发
30
31
9
B、异常高压 在钻井实践中,经常遇到实际地层压力高 于静液压力,我们称为异常高压。 异常高压的压力梯度大于9.81(或10.5)千 帕/米。 异常高压地层在全世界广泛存在着。 正常静液压力的地质环境可以看作一个水 力学的“开启”地层；也就是可渗透的，流 体连通地层。
10
4、 上覆岩层压力
（1）定义:指某一深度岩层以上的岩石和空 隙中流体总重量对该岩层所造成的压力. （2）骨架应力 上覆岩层压力=骨架应力+流体压力
24
8）用旋转防喷器循环修井液时：
（1）正循环时：井底压力 = 环形空间液柱 压力 + 环形空间阻力+ 旋转防喷器回压 井底压力 = 油管液柱压力 + 井口回压
（2）反循环时：井底压力 = 油管液柱压力 + 油管内的摩擦阻力+ 旋转防喷器回压 井底压力 = 环形空间液柱压力 + 井口回压
25
9、空井时：
18
19
7、井底压力
（1）定义:指地面和井内各种压力作用在井 底的总压力。 （2）井内主要包括的力 A.修井液静液柱压力Pm B.起管抽吸压力Pc C.下管产生激动压力 Pj D.环空流动阻力 Ph E.油管（或钻头水眼）节流
20
21
(3)不同情况下井底压力的变化
1）静止：井底压力 = 静液压力
2）正常循环：
井底压力 =环形空间静液压力 + 环 形空间压力损失。 如果是反循环，则有：
井底压力 = 静液压力 + 管柱内的 阻力。
22
3) 起管：
井底压力 = 静液压力 – 抽汲压力。
如果不及时灌修井液，则有：
井底压力 = 静液压力 –抽吸压力 – 因 液面降减小的压力。 4) 下管：
井底压力 = 静液压力 + 激动压力。
3、地层压力
（1）定义:指岩石孔隙中,流体所具有的压力。 (或者说地下岩石孔隙内流体的压力) （2）正常地层压力:从地表到某一深度地层, 地层水本身重量所造成的压力. 注:一般正常地层压力梯度为 9.8—10.496KPa/m. （3）异常地层压力 A、异常低压
7
压力
井 深 ①
②
砂岩层的正常压力和异常压力
23
5）冲砂、钻塞时：井底压力 = 静液压力 + 环 形空间阻力 + 因岩屑或砂粒在修井液中产生的附加 压力 + 向下送管的激动压力。 6）循环出气涌时：井底压力 = 静液压力 + 环 形空间阻力+ 节流阀压力；
7）溢流关井时：井底压力 = 液柱压力 + 井口
回压 或者：井底压力 = 环形空间液柱压力 + 套压 = 管柱内液柱压力 + 油压； 当井内有气侵时：井底压力 = 环形空间液柱 压力 + 井口回压 + 气侵附加压力
2骨架应力上覆岩层压力骨架应力流体压力4上覆岩层压力12压力井深pmo上覆岩层压力与地层孔隙压力的关系omp式中o上覆岩层压力m基体岩石重量p地层孔隙压力131定义
井内的压力及其相互关系
1
井内的压力及其相互关系
了解压力概念对于了解井控和防止井喷
是很重要的；大多数井控的基本概念多包括 压力概念，启动防喷设备要用压力，压力还 用于修井机上大多数标准的检测设备中。
27
9、油压
套压
泵压
（1）油压:油气从井底流到井口后的剩余压 力。 注:钻井上称为立管压力。 （2）套压:油管、套(或裸眼井壁)环空内， 油、气在井口的剩余压力。 （3）泵压：是克服井循环系统中摩 擦损失所需压力，就是指地面管汇、 钻杆、环空、节流管汇（钻头 水眼节流）等产生的摩阻。
28
10.影响抽吸、激动压力的因素
井底压力 = 静液压力。 从以上几种情况来看，起管柱时， 其它情况相同时，井底压力最小，发生 井喷的可能性较大；尤其是起管柱且不 及时向井内灌修井液的情况最为危险。
26
8、压差
（1）定义:压差是指井底压力与地层压力之差. （2）A、当井底压力大于地层压力时,压差为正, 称之为超平衡. B、当井底压力等于地层压力时,压差为零, 称为平衡. C、当井底压力小于地层压力时, 压差为负, 称为欠平衡.
①正常压力；②异常压力
8
然而,在实践中,经常遇到实际地层压力 低于静液压力,我们称为异常低压。 异常低压的压力梯度小于9.81(或10.5) 千帕/米，甚至有的只有静液压力梯度的一 半。 原因主要有四： 一是生产多年的衰竭油气层； 二是大量生产而没有充分注水补偿的油 气产层； 三是同一水动力系统的地层露头低于井 口； 四是地下水位低，等等。
生破裂。
15
在钻井时，钻井液柱压力的下限要保持 与地层压力相平衡，即不污染油气层，又能 提高钻速，实现压力控制。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， 如设计不当会造成先漏后喷的事故。 液压试验的方法如下： A关闭环形空间； B以大约0.8—1.32 升/秒的速度缓慢地启动泵；C记录各个时间 的泵如量和相应的立管压力值；D作出以立