(井控技术)第二章压力概念
井下各种压力概念及相互关系
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
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； 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。
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
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。
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。
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
2 江苏油田井控技术培训学校
静液压力
静液压力是由静止液体重力产生的压力。
3 江苏油田井控技术培训学校
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。
4 江苏油田井控技术培训学校
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）
井下压力及其相互关系
3、地层破裂压力的测试： （1）、测试目的： 1）检查注水泥质量； 2）确定套管鞋下第一个砂岩层Pf； 3）确定关井极限套压Pcmas； 4）确定最大钻井液密度。 （2）、测试步骤： 1）钻水泥塞穿目的层、调整钻井液性能。 2）提钻具关井。 3）小排量、缓慢泵入钻井液。 4）记录不同时间、泵入量与相应立压值，并绘制曲线。 5）一直到井内压力不再有明显变化为止，停泵。 6）从节流阀泄压，开井。分析曲线。
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
求k值： （1） 休伯特-威利斯法 K=1/2—1/3 （2）伊顿法 K=u/（1-u）（u为岩石的泊桑比） 岩石的泊桑比可根据当地地层泊桑比与井深 关系确定。 井控技术上推荐伊顿法确定k值，计算Pf。
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）
井控技术培训教程
使油气资源受 到严重破坏
四川长原大气田长1井井喷日喷 气量超过1千万方,累计损失天然 气达4.6亿方致使该井所在气田 几乎失去开采价值。 1983年2月,伊朗海岸外的瑙鲁滋油 田发生井喷，每天7000桶(111.7万 升)原油 白白地流入海里；
造成油气井报废经济损失惨重
• 1990年10月11日，大港油田王15-33井井喷，井架倒塌井 眼报废。 •1996年，中原油田文13-120井井喷，损失φ158.8mm钻铤2根， 因井喷造成技术套管变形，致使该井报废，直接经济损失163 万元。 •2003年，四川油田罗家16H井井喷直接经济损失6000多万元。
酿成火灾
2003年2月18日，大港油田滩海 工程公司承钻的中4－72井在 起钻过程中发生井喷失控，40分 钟后井架朝大门方向倒塌。井架、 绞车及大量 钻具工具报废。 1990年10月11日，大港油田王 15-33井井喷，大火烧了38天， 井架倒塌油井报废报废。
造成环境污染
1983年 2月,伊朗一油井和伊拉克一油井发生井喷，对野 生动物的打击是惨重的，据世界野生动物基金报道，波斯 湾的儒艮到1983年7月几乎全部死亡。 1979年6月3日，墨西哥石油公司的伊斯托克1号平台，突 然发生严重井喷，这次井喷造成10毫米厚的原油顺潮北流， 涌向墨西哥和美国海岸。黑油带长480公里，宽40公里，覆 盖1.9万平方公里的海面，使这一带的海洋环境受到严重污 染。
井 控 技 术
例题、某定向井钻至井深H3820米，相应垂深 H13210米，起钻前钻井液密度为1.46 g/cm3，若 起钻抽汲压力p抽为1.57 Mpa，起钻未及时灌钻井 液引起静液压力减小值p减为0.3 Mpa，求起钻时井 底压力pb为多少Mpa？
解：pb=gH1-p抽-p减
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。
钻井井控概述及压力
1 井喷失控的原因
．
7）井口不 8）井控设 安装防喷器 备的安装及 试压不合格
9）井身结构 设计不合理
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1 井喷失控的原因
．
10）空井时 间过长，又 无人观察井 口。
11）地质设计 未能提供准确 的地层孔隙压 力资料。
当班柴油机司机停了带泵的柴油机，但是，由于带动绞车和转盘 的主柴油机在一个中间平台上，井喷喷势加剧后难以接近，未能 停止，喷出的气体可能被柴油机排气管的火花点燃。 或者，由于井口喷势剧烈，气体裹带地层泥砂打击井架底座产生 的火花点燃了喷出的天然气。
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目
第一章 第 二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
录
绪论 井下各种压力的概念及其相互关系 地层压力检测 地层破裂压力 井控设计 溢流的原因、预防与检验 井内气体的膨胀和运移 井底常压法压井 特殊压井
强。10时55分，机泵房先爆燃，保温棚被炸飞，铁板及支架飞出，火焰
高达100m，井场设备全部烧毁。造成轻重伤员17人，其中1人抢救无效死 亡，1人失踪。2000年12月30日抢装井口成功，历时11天的大火终于被制
服。
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事故主要原因：
测井时间长、仪器被卡是一个主要原因 该井从2000年12月8日完钻，一直到17日发现溢流，其间 历时9天5小时10分，从井深3551m到油层底部4229m井段一直 没有建立过循环，加之在处理测井仪器事故过程中，穿心打 捞失误，导致1160m电缆落井；在后面的打捞中捞矛下的过深， 导致了后两次井内产生抽吸，使得泥浆液柱压力最终低于地 层压力。
压力的概念
•
三级井控
• 三级井控是指二级井控失败， 井涌量大，终于失去控制，发生了 井喷(地面或地下)，这时使用适当 的技术与设备重新恢复对井的控制， 达到初级井控状态。这是平常说的 井喷抢险，可能需要灭火、打救援 井等各种具体技术措施。
•结论： • 要力求使一口井经常处 于初级井控状态，同时做 好一切应急准备，一旦发 生井涌和井喷能迅速地做 出反应，加以处理，恢复 正常修井（钻井）作业。
一、与井控有关的概念
• 4.井喷(WellBlowout) • 当井眼系统与地层系统的压力平 衡遭到破坏，地层流体(油、气、水)无 控制地涌入井筒，喷出地面的现象称为 井喷。 • 井喷流体自地层经井筒喷出地面叫 地上井喷； • 从井喷地层流入其它低压层叫地下 井喷。
•
5.井喷失控(OutOfControlforBlowout)
通过培训使受训者
• 树立井控意识 • 明确井控责任 • 掌握井控技术
第一部分
概 述
井 控
英文是WellControl， 或 KickControl，即井涌控制， 或 Pressure Control， 采取一定的方法控制住地层孔隙压力， 基本上保持井内压力平衡 ，保证修井 （钻井）的顺利进行。
七、制度与责任
3 .作业监督 作业监督的职责是保证整个作业过程油 井处于控制状态，确保BOP装备的合理选用、 安装试压和正常工作。现场监督还负责井控 基础资料的收集，填写好并张贴于钻台上以 供班组人员作参考。 应张贴于钻台的相关资料包括： 最大允许套压 不灌浆能起出的最大管柱数量。 起出所有井下管柱所需的最大灌浆量 4. 班组人员井控职责 低泵速实验结果（泵速及泵压）
ZPEB图片失控井喷 结论溢流就是由于井底压力小于地层压 力地层流体进入井筒的的现象。 如果溢流量大,则开始井涌,再继续演 化,就是井喷。如果不能及时控制井喷， 就演变为井喷失控
井控车间井控培训教案(技术)
现行标准、细则 的条款较笼统， 现场难以执行和 实施
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第一部分 井喷的原因及危害
一、井喷的原因
概
论
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
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第一部分 井喷的原因及危害
一、井喷的原因
概
论
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
井控车间及现场 服务人员（上）
中国石化
主讲：张礼峰
江苏油田职工培训处
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第一部分 1、
概论
井控及其相关的概念
2、
3、
井喷的原因与危害
做好井控工作的对策
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第一部分 概 井控及其相关的概念：
一、井控的定义
论
井控技术实际就是油气井的压力控制技术，又称为“井涌
第一部分 井喷的原因及危害
二、井喷的危害
概
论
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。 江苏油田井控培训中心
第 26页
控制”或简称为“井控”。其核心是通过采取一定的技术方法，
保持井内压力平衡，以保证钻井工程的顺利进行。 按照 《石油与天然气井井控管理规定》的要求，石油勘探
开发生产中，需推行“大井控”的理念，因而“井控”的广义
井控技术基础知识
0=M+Pp
式中Pp—— 地层孔隙压力 MPa 0——上覆岩层压力 Mpa M—基体岩石重力 Mpa
井下各种压力的概念
六、激动压力和抽吸压力
抽吸压力：上提钻柱时， 由于钻井液粘滞作用由此 而减小的井底压力值。
井下各种压力的概念
激动压力：下钻或下套 管时，由于钻头下行挤 压该处钻井液,使钻井 液流动受的阻力。
绪论
三级井控
二级井控失败，井涌 量增大，失去了控制， 发生了井喷，这时依 靠井控技术和井控设 备恢复对井的控制， 达到初级井控状态， 叫做三级井控。
绪论
井侵
当地层孔隙压力 大于井底压力时， 地层孔隙中的流 体(油、气、水） 将侵入井内，通 常称为井侵。
绪论
溢流
当井侵发生后，井口 返出的钻井液（或压 井液）的量比泵入的 量多，停泵后钻井液 （或压井液）自动外 溢，这种现象称之为 溢流。
井下各种压力的概念
二、静液压力
静液压力是由静止液体重力产生的压力。
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。
表示形式为：p=gH p—静液压力 kPa —液体密度 g/cm3
g—重力加速度 m/s2 H—液柱高度 m
井下各种压力的概念
井下各种压力概念
例：如图2-1所示，井内钻井液密度 为1.2 g/cm3，3000m处静液柱压力为多少？
三、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=g
式中
G—压力梯度，kPa /m； p—压力， kPa 或MPa； H—深度，m 或 km。
井下各种压力的概念
四种压力的表示法
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。
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
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。
(井控技术)第二章 压力的概念
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系
四种 压力的表示法
(1)用压力值表示。如:12Mpa (2)用压力梯度表示。如：0.012MPa/m (3)用流体当量密度表示。如：1.2g/cm3
(4)用压力系数表示。如：1.2
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系 二、静液压力
静液压力是由静止液体重力产生的压力。
计算公式：
p=0.0098h 式中 p—静液压力,Mpa ；
—液体密度，g/cm3 ；
H—液柱高度，m。 如图2-1所示。
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
例：如图2-1所示，井内钻井液密度 为1.2g/cm2，3000m处静 液柱压力为多少？ 解： p=0.0098h =0.0098×1.20×3000
解：1.
2.
Pf=0.098*1.45*2000+10
=29+10 =39(MPa) Gf=Pf/H=39/2000 =0.0195(MPa/M)
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系 第二节 井筒内压力系统
井 内 压 力 示 意 图
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系
一、钻井液静液柱压力
定义：由井内钻井液柱重量产生的压力。 计算公式： Pm=0.0098h 式中： Pm—钻井液柱压力，Mpa； —钻井液密度，g/cm3； H—钻井液柱垂直高度，m。 A、起钻未灌满钻井液钻井液柱压 力的减小Pd(-)
（4）在现场作破试时求出漏失压力即可。
（5）最好用水泥车或试压泵作破试。
图3--13
pf
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系
练习题：
已知：某井套管鞋以下第一个砂层井深2000米，泥浆密度为 1.45g /cm3，当破裂压力实验时套压为10MPa时地层破裂。
井控技术
Pb=Pm+Pbp+Pmr+Psw（送钻） （3）起钻时： Pb=Pm-Psb-Pdp （4）下钻时： Pb=Pm+Psw （5）划眼时： Pb=Pm+Psw（划眼送钻） +Pbp
（6）发生溢流关井时
Pb=Pmd+Pd=Pma+Pa
平衡钻井----以钻进时的井底压力等于地层压 力， 近平衡钻井----以起钻石的井地压力等于地层 压力条件下的钻井。 欠平衡钻井----以钻井时的井底压力小于井底 压力，允许地层流体进入井内的钻井。 八、钻井液密度的确定 钻井液密度的大小应满足平衡地层压力和不压 漏地层两个条件，实现近平衡钻井，所以钻井 密度是以起钻时的井底压力等于地层压力设计 出钻井液密度的。
5、井喷失控：井喷发生后，无法用常规的方 法控制井口而出现敞喷的现象。
四、井喷的危害
1、打乱正常开发秩序，影响全局生产。 2、使钻井事故复杂化（喷、塌、卡）。 3、引起火灾，地层坍塌，造成污染。 4、伤害油气层 ，破坏地下油气资源。 5、造成机毁人亡，油气井报废，带来巨大的 经济损失。 6、涉及面广，造成不良的国际国内影响。
六、环空流动阻力
Pbp
1、定义：循环时钻井液沿环空上返时， 产生的使井底压力增加的力，叫环空流 动阻力。 2、影响环空流动阻力的因素 （1）钻井液环空上返速度；
（2）环空间隙； （3）井深和钻井液性能（密度、粘度）。
七、井底压力
Pb
1、定义：指地面和井内各种压力，作用在 井底的总压力称为井底压力。 2、井内主要包括的力：钻井液静液柱压力； 环空流动阻力；抽吸压力；激动压力；地层压 力。 3、在不同钻井作业中的井底压力的变化。 （1）静止状态
二
、
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
井控基础知识
目录1.1 第一章井控及相关概念 (4)第一条、井控的概念 (4)第二条、地层三个压力及其概念 (4)第三条、静液压力、循环压力、抽汲压力、激动压力的概念 (4)第四条、井内液柱压力与静液压力、循环压力、抽汲压力、激动压力之间的关系： (4)第五条、压差的概念 (4)第六条、井侵、溢流、井涌、井喷、地下井喷、井喷失控的概念 (4)第七条、关井的概念 (4)第八条、井控的目的和主要内容 (4)第九条、近、欠平衡压力钻井的概念 (4)第十条、正循环、反循环、节流循环的概念 (5)1.2 第二章井控装备 (5)第一条、井控装备的概念及共功用 (5)第二条、环形防喷器的组成、工作原理、特点及功用 (5)第三条、现场正确使用环形防喷器 (5)第四条、闸板防喷器的组成、工作原理、特点及功用 (5)第五条、闸板防喷器达到有效封井必须实现的四处密封 (6)第六条、闸板防喷器锁紧装置的作用 (6)第七条、闸板防喷器手动关井的步骤 (6)第八条、闸板防喷器开、关井的步骤 (6)第九条、闸板防喷器手动关井后手轮回旋1/4——1/2圈的目的 (6)第十条、目前我国液压防喷器的压力等级与公称通径的分类 (6)第十一条、正确判断闸板防喷器锁紧轴的锁紧状况 (6)第十二条、现场正确使用闸板防喷器 (6)第十三条、闸板锁紧装置在使用中应注意的问题 (6)第十四条、使用活塞杆二次密封装置时应注意的事项 (6)第十五条、更换液压闸板防喷器闸板的操作步骤 (6)第十六条、控制系统的组成与作用 (7)第十七条、司钻控制台的组成、功用及关井操作 (7)第十八条、远程控制台的组成、功能及特点 (7)第十九条、蓄能器的组成、功用、特点及主要技术参数 (7)第二十条、电泵的作用及主要技术参数 (7)第二十一条、气泵的的作用 (7)第二十二条、减压调压阀、溢流阀的功用 (7)第二十三条、压力继电器和压力继气器的功用及调定值 (7)第二十四条、气动压力变送器的功用 (7)第二十五条、气控液型控制系统的特点 (7)第二十六条、远程控制台空负荷运转前应做的准备工作 (7)第二十七条、远程控制台处于“待命”工况的具体要求 (8)第二十八条、现场正确使用三位四通换向阀 (8)第二十九条、实现超高压关井的操作步骤 (8)第三十条、节流、压井管汇主要功用 (8)第三十一条、钻具内防喷工具的功用 (8)第三十二条、目前油田所用内防喷工具的种类 (8)第三十三条、钻井工艺对节流管汇的要求 (8)第三十四条、旋转防喷器的组成及配套使用 (8)1.3 第三章井控技能 (9)第一条、井内液柱压力变化的原因 (9)第二条、抽汲压力的形成过程及其发生变化的原因 (9)第三条、激动压力产生的原因 (9)第四条、井底压差大的危害 (9)第五条、近平衡钻井的优点 (9)第六条、搞下短起下钻检查油气侵的时机 (9)第七条、起钻灌钻井液的原则 (9)第八条、下钻中途和到底开泵的原则 (9)第九条、求测油气上窜速度 (9)第十条、dc指数监测地层压力的原理 (9)第十一条、井侵的方式 (9)第十二条、溢流产生的原因 (9)第十三条、溢流的显示和征兆 (10)第十四条、井喷多发生在起钻时的原因 (10)第十五条、发现溢流后的主要做法 (10)第十六条、硬、软关井区别及各自的优缺点 (10)第十七条、果断迅速关井的优点 (10)第十八条、允许关井最高压力的确定 (10)第十九条、关井时最关键的问题 (10)第二十条、圈闭压力及其产生原加与消除 (10)第二十一条、长期关井的两种放压方法及长期关井后套压升高时利用立管压力法和套管压力法的放压过程. 11 第二十二条、利用顶开回压阀法测定关井立压的步骤 (11)第二十三条、确定立、套管压力放压法操作的上、下限值 (11)第二十四条、求取压井排量下的立管压力 (11)第二十五条、压井的原理 (11)第二十六条、常规压井法的种类 (11)第二十七条、压井液密度的确定 (11)第二十八条、关井立压为零时的压井步骤 (11)第二十九条、司钻法（二次循环法）的压井步骤 (12)第三十条、工程师法（一次循环法）的压井步骤 (12)第三十一条、边循环边加重法的压井步骤 (12)第三十二条、常规压井法采用低排量压井的原因 (12)第三十三条、几种常规压井法的优缺点 (12)第三十四条、特殊压井法的种类 (12)第三十五条、井内钻井液喷空后的天然气井的压井 (12)第三十六条、井内无钻具的压井 (13)第三十七条、井内钻井液喷空且井内无钻具的压井 (13)第三十八条、又喷又漏压井 (13)第三十九条、浅井段溢流的处理 (13)第四十条、压井过程中异常情况的判断与处理 (14)第四十一条、井控作业中易出现的错误做法 (14)1.4 第四章井喷失控的危害及原因 (15)第一条、井喷失控的危害 (15)第二条、井喷失控的原因 (16)1.5 第五章井喷失控的处理 (17)第一条、成立现场抢险组，制订抢险方案 (17)第二条、未着火的失控井应严防着火，无论着火与否皆要保护好井口装置 (17)第三条、划分安全区 (17)第四条、清除井口周围的障碍物 (17)第五条、灭火 (18)第六条、设计和换装新的井口装置 (19)第七条、不压井强行起下管柱、压井或不压井完井 (19)1.6 第六章硫化氢及相关安全知识 (19)第一条、硫化氢的物理化学性质 (19)第二条、硫化氢气体的主要来源 (19)第三条、根据天然气中硫化氢含量，进行的气藏分类 (19)第四条、硫化氢对人体造成的危害 (19)第五条、人员进入含硫地区工作应做的准备 (20)第六条、氢脆 (20)第七条、硫化氢对金属材料腐蚀的表现 (20)第八条、硫化氢对金属腐蚀破坏的影响因素 (20)第九条、硫化氢对非金属材料的无破坏作用 (20)第十条、硫化氢对钻井液的污染 (20)第十一条、含硫油气田对井场及钻机设备布置的要求 (20)第十二条、正确监测含硫油气井的做法 (21)第十三条、含硫油气田对井控设备安装的要求 (21)第十四条、含硫油气田对井控设备材质的要求 (21)第十五条、含硫气田钻井设计特殊要求 (21)第十六条、含硫油气田钻井的安全操作 (21)第十七条、钻井过程中对硫化氢气体的处理 (21)第十八条、施工现场硫化氢的应急程序主要有： (21)第十九条、硫化氢防护演习 (22)第二十条、发现硫化氢后对人员的疏散 (22)第二十一条、硫化氢中毒后的早期抢救 (22)第二十二条、硫化氢中毒后的一般护理知识 (22)第二十三条、胸外心脏按压术的操作要领 (22)第二十四条、人工呼吸的操作要领 (22)第二十五条、当中毒者呼吸和心跳都停止时的现场抢救 (22)第二十六条、正压式空气呼吸器（以RHZK型为例）使用前的准备工作 (23)第二十七条、正压式空气呼吸器（RHZK型为例）佩带使用方法 (23)第二十八条、检查正压式空气呼吸器（以RHZK型为例）全面罩气密性的方法 (23)第二十九条、正压式空气呼吸器（以RHZK型为例）使用后的维护保养 (23)1.7 第七章怎样做好井控工作 (23)第一条、准确认识井控工作 (23)第二条、做好井控工作的原则 (23)第三条、严格履行职责和义务 (24)第四条、加强井控培训 (25)1.8 第八章修井与钻井井控的区别 (25)第一条、修井工艺 (25)第二条、钻井工艺 (26)第三条、修井与钻井井控的区别 (26)1.9 第九章有关计算 (27)第一章井控及相关概念第一条、井控的概念井控，有的叫做井涌控制，还有的叫做压力控制。
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第二章 井下各种压力的概念及其相互关系
二、静液压力
静液压力是由静止液体重力产生的压力。 计算公式：
p=0.0098h 式中 p—静液压力,Mpa ；
—液体密度，g/cm3 ； H—液柱高度，m。 如图2-1所示。
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
例：如图2-1所示，井内钻井液密度 为1.2g/cm2，3000m处静 液柱压力为多少？
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系
三、地层压力Pp
定义：地下岩石孔隙内流体的压力， 也称地层孔隙压力。 1、正常地层压力：地下某一深度的地层压力等于地层水 作 用于该处的静液柱压力。
正常地层压力梯度：0.0098-0.0105Mpa/m 或压力系数为1.0—1.07。 2、异常低压：一般情况下,地层压力梯度小于0.0098Mpa/m 或地层压力系数小于1的地层。 3、异常高压:一般情况下,地层压力梯度高 于0.0105Mpa/m或 地层压力系数大于1.07的地层。
—钻井液密度，g/cm3； H—钻井液柱垂直高度，m。 A、起钻未灌满钻井液钻井液柱压 力的减小Pd(-) B、岩屑引起钻井液柱压力的增加 Pmr（+） 在钻进过程中，钻头破碎的岩屑要被钻井液携带到环空， 从而使环空钻井液密度增高，环空钻井液柱压力升高。
解： p=0.0098h =0.0098×1.20×3000 =35.288MPa
而地层孔隙内流体(水)的压力为： p=0.0098h =0.0098×1.07×3000 =31.547MPa
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系
例 井深H=3000m,该点处地层压力PP=45.00MPa 求：(1)压力梯度 GP； (2)当量钻井液密度当量。 解：(1)压力梯度：
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系
四、地层破裂压力
定义：使地层原有裂缝张开延伸或形成新的裂缝时的井内流 体压力。
1、地层破裂压力实验
（一）目的 （1）确定最大允许使用钻井液密度； （2）实测地层破裂压力； （3）确定允许关井套压。
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系
（二）步骤 （1）井眼准备---钻开套管鞋以下第一个砂层后，循环钻井液， 使钻井液密度均匀稳定。 （2）上提钻具，关封井器。 （3）以小排量,一般以0.8--1.32L / s的排量缓慢向井内灌入钻 井液。 （4）记录不同时间（5—10分钟）的注入量和立管压力。 （5）一直到井内压力不再升高并有下降(地层已经破裂漏失), 停泵,记录数据后,从节流阀泄压。 （6）从直角坐标内做出注入量和立管压力的关系曲线。
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 。
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； —流体密度，g/cm3。
图3--13
pf
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系
练习题：
已知：某井套管鞋以下第一个砂层井深2000米，泥浆密度为 1.45g /cm3，当破裂压力实验时套压为10MPa时地层破裂。
求：1.井深2000米处地层破裂压力；2.地层破裂压力梯度。
解：1.
Pf=0.098*1.45*2000+10
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。
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系
四种 压力的表示法
(1)用压力值表示。如:12Mpa (2)用压力梯度表示。如：0.012MPa/m (3)用流体当量密度表示。如：1.2g/cm3 (4)用压力系数表示。如：1.2
GP= PP/ H =45MPa / 3000 =0.015MPa / m
(2)当量钻井液密度： 当量 =45/(0.01*3000) =1.5 g / cm 3
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系
练习题： 1、井深H=2500m.该点处液柱压力P=30.00MPa 求：压力系数K和钻井液密度当量。. 2、某井液柱的压力梯为0.012MPa/m，求在3000米处的液 柱压力和泥浆密度。
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系
(三) 注意事项： （1）实验压力不应超过地面设备、套管的承压能力。 （2）在钻进几天后进行液压实验时，可能由于岩屑堵塞了岩 石孔隙，导致实验压力很高，这是假象，应注意。 （3）液压实验只适用于砂、页岩为主的地区，对于石灰岩、 白云岩等地层的液压实验尚待解决。 （4）在
=29+10 =39(MPa)
2. Gf=Pf/H=39/2000 =0.0195(MPa/M)
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系 第二节 井筒内压力系统
井 内 压 力 示 意 图
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系
一、钻井液静液柱压力
定义：由井内钻井液柱重量产生的压力。 计算公式： Pm=0.0098h 式中： Pm—钻井液柱压力，Mpa；
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系
3、当量密度 某点压力等于相当密度的流体在该点所形成的液柱压力。
计算公式为： e=p/0.0098H
式中 p—压力，Mpa； H—深度，m； e —当量流体密度，g/cm3 。
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系
4、压力系数 某点压力与该点深度处的静水柱压力之比，其大小在数 值上等于其当量密度。 计算公式为：