第二章-压力的概念

2、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=0.0098 H/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
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
（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。
（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。
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，从而使环空的钻 井液密度增高，环空钻井液柱压力升高。
二、环空流动阻力Pbp
是指钻井液在环空上返过程中,克服钻柱外 壁、井壁及钻百度文库液内摩擦力所损耗的压力。
例：如图2-1所示，井内钻井液密度 为1.2 g/cm2，3000m处静液柱压力为多少？
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
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
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 .
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、压力是指物体单位面积上所受 的垂直 力。
压力的单位是帕，符号是 pa ； 1 pa 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。
式中 :p—压力， Mpa ； H—深度，m
e —当量流体密度， g/cm3
4、压力系数
指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: k=0.0098 e H/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
四种 压力的表示法
(1)用压力值表示。 如:100 kpa 12Mpa
(2)用压力梯度表示。 如 0.012MPa (3)用流体当量密度表示。
(4)用压力系数表示。
二、静液压力
静液压力是由静止液体重力产生的压力。 计算： p=0.01h p—静液压力,MPa —液体密度. g/cm3 H—液柱高度，m。 如图2-1所示
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。
四、地层破裂压力
-----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.
A、地层破裂压力实验
环空泥浆向上流动，则环空阻力方向向下， 使井底压力升高。
停止循环，环空阻力消失，井底压力下降。 环空流动阻力取决于钻井液上返速度、环空 间隙、井深和钻井液性能等。
三、波动压力
1、抽吸压力Psb：上 提钻柱时，由于钻 井液粘滞作用而减 小的井底压力值。
抽吸压力
2、激动压力Psw ：
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。
激动压力和抽吸压 力是类似的概念， 激动压力是正直， 抽吸压力是负值。 如图所示
2--8 压力激动
3、波动压力的影响因素
（1）管柱的起下速度； （2）钻井液粘度；
（3）钻井液静切力； （4）环行空间的大小； （5）钻井液密度； （6）钻头泥包程度；
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。
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。
求： A、井深2000米处地层破裂压力 B、地层破裂压力梯度
• 解：A. Pf=0.098*1.45*2000+10
•
=29+10 =39(MPa)
•
B. Gf=Pf/H=39/2000
•
=0.0195(MPa/M)
第 二节
井筒内压力系统
井 内 压 力 示 意 图
一、钻井液静液柱压力
是由井内钻井液柱重量产生的压力。 计算： Pm=0.0098h 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。
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。
三、地层压力Pp
是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.
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
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。