现场地层压力计算

在此处键入公式。六、地层压力计算

1、地层孔隙压力和压力梯度

(1)地层孔隙压力

H g p f p ⨯⨯⨯=-ρ310

式中，P p ——地层孔隙压力(在正常压实状态下，地层孔隙压力等于静液柱压力)，MPa ； ρf ——地层流体密度，g/cm 3

； g ——重力加速度，9.81m/s 2；

H ——该点到水平面的重直高度(或等于静液柱高度)，m 。

在陆上井中，H 为目的层深度，起始点自转盘方钻杆补心算起，液体密度为钻井液密度

ρm ，则，H g p m h ⨯⨯⨯=-ρ3

10

式中，p h ——静液柱压力，MPa ； ρm ——钻井液密度，g/cm 3

； H ——目的层深度，m ； g ——重力加速度，9.81m/s 2。

在海上钻井中，液柱高度起始点自钻井液液面(出口管)高度算起，它与方补心高差约

为0.6～3.3m ，此高差在浅层地层孔隙压力计算中要引起重视，在深层可忽略不计。 (2)地层孔隙压力梯度

H

P G P

p =

式中 G p ——地层孔隙压力梯度，MPa/m 。 其它单位同上式。

2、上覆岩层压力及上覆岩层压力梯度 (1)上覆岩层压力

])1[(1081.93o ρρΦ+Φ-⨯=-m H P

式中 P o ——上覆岩层压力，MPa ； H ——目的层深度，m ； Φ——岩石孔隙度，％；

ρ——岩层孔隙流体密度，g/cm 3

； ρm ——岩石骨架密度，g/cm 3

。

(2)上覆岩层压力梯度

H

P G o

o =

式中，G o ——上覆岩层压力梯度，MPa/m ；

P o ——上覆岩层压力，MPa ； H ——深度(高度)，m 。

(3)压力间关系

z p P p O σ+=

式中，P o ——上覆岩层压力，MPa ； P p ——地层孔隙压力，MPa ；

σz ——有效上覆岩层压力(骨架颗粒间压力或垂直的骨架应力)，MPa 。

3、地层破裂压力和压力梯度 (1)地层破裂压力(伊顿法)

p p z f P P P +--=

)(1σμ

μ

式中， P f ——地层破裂压力(为岩石裂缝开裂时的井内流体压力)，MPa ； μ——地层的泊松比；

σz ——有效上覆岩层压力，MPa ； P p ——地层孔隙压力，MPa 。

或 试P P P h f +=

式中，P f ——地层破裂压力。MPa ； P h ——液柱压力，MPa ；

P 试——试验时地层破裂时的立管压力，MPa 。

(2)破裂压力当量密度

H P

L

m f ⨯⨯+=-31081.9ρρ

式中，ρf ——破裂压力当量密度，g/cm 3

； ρm ——试验时所用钻井液密度，g/cm 3

； P L ——试验时地层漏失压力，MPa ； H ——裸眼段中点井深，m 。

(3)地层破裂压力梯度

H

P H P G L

m f f +⨯==-81.9103ρ 式中 G f ——地层破裂压力梯度，MPa/m ； P f ——地层破裂压力，MPa 。

4、激动压力和抽汲压力计算

(1)层流情况下：

p

h n

p h sw

D D L K n n D D v

p -⋅⋅

⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-=4.0)12(4 (2)紊流情况下：

p

h sw

D D v L f p -⋅⋅⋅=2

2.0ρ

式中, v ——环空流速，cm/s ； D p ——管子外径，cm ； D h ——井眼直径，cm ；

n ——流性指数，无因次； K ——稠度系数，达因.s n

/cm 2

； L ——管柱长度，cm ； ρ——钻井液密度，g/cm 3； f ——摩阻系数。

5、摩阻系数计算

n

n n

n p n b

n

n K v D D n b n a a f )312(

12)(Re 7/)lg 75.1(50/)93.3(lg Re /12+⋅⋅-⋅=

-=+==--ρ

6、环空流速计算

(1)封闭一关泵情况下(下钻下套管)：

)5.0(5.1222p

h p

p D D D v v -+±=

下为正，起为负。

(2)封闭、开口一开泵(划眼、活动套管)：

)

4

)5.0(5.1222222p h p

h pi

p p D （D

Q D

D D D v v -+

--+

±=π泵

(3)开口一开泵(一般起下钻)：

)

(4

)5.0(5.1222

2

2

2

p

h

i

p

h pi

p p D D Q D

D D D v v --

--+

±=π

式中， v p ——钻具平均起下速度，m/s ； D p ——钻具外径，m ； D pi ——钻具内径，m ； D h ——井径，m ； D 泵——泵排量，m 3

/s ； Q i ——钻井液进入钻具的量。

7、dc 指数方程计算：

m n

D

W NT dc ρρ.)

0684.0lg()

282

.3lg(

= 式中，T ——钻时，min ／m ； N ——转盘转速，rpm ； W ——钻压，KN ； D ——钻头直径，mm ；

ρn ——正常压力层段地层水密度，g/cm 3

； ρm ——实际使用的钻井液密度，g/cm 3

。

8、正常趋向线

通过下面的dc 和井深之间的线性关系来表示： Y ＝αlgx+b