井身结构设计
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在有异常压力段、使岩石的液体释放造成井 塌。
地层压力理论及预测方法
井底环空压力
1、不循环时：
Pa 0.00981 H
2、钻进时：
Pb Ph Pfa
3、起下钻时：
Pb Ph Pg
Pg为起下钻波动压力
4/15/2021
地层压力理论及预测方法
异常地层压力
正常地层压力一般为盐 水液柱压力PW。不在正 常地层压力范围内的压 力称为异常地层压力。
主要内容
确定套管的层数 确定各层套管的下深 确定套管尺寸与井眼尺寸的配合
影响因素
地层压力（地层压力、破裂压力、地层坍塌压力） 工程参数 地层必封点
地层压力理论及预测方法
静液柱压力（Hydrostatic pressure） Ph
定义
静液压力是由液柱重力引起的 压力。
计算
Ph 0.00981 H (MPa )
地层压力理论及预测方法
地层压力计算
等效深度法：若地层具有相同的dc指数，则 认为其骨架应力相等。
Pp HG0 H E (G0 GN )
PP——所求深度的地层压力，MPa； H——所求地层压力点的深度，m； G0——上覆地层压力梯度，MPa/m； Gn——等效深度处的正常地层压力梯度，MPa/m HE——等效深度，m。
ρ：液体密度,（g/cm3） H:液柱垂直高度，m
Ph
地层压力理论及预测方法
压力梯度(Pressure gradient)
单位高度（或深度）增加的压力值
Gh
Ph H
0.00981
MPa / m
在油田，为方便起见，有时压力梯度单位直 接用密度单位。或直接用压力系数的概念。
有效密度（当量密度）
海面/地面
PO D
P P
4/15/2021
地层压力理论及预测方法
流体运移
4/15/2021
地层压力理论及预测方法
地层压力预测（监测）方法
Dc指数法
d
原理：机械钻速随压差的减
少而增加。正常情况下，钻
速随井深的增加而减小，Dc
增加，在异常地层压力地层
，钻速增加而dቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ减小。
适用范围：岩性为泥岩、页
地层压力理论及预测方法
等效深度计算
H E (G0 GN ) HG0 Pp
在等效深度处，地层骨 架应力相等
地层压力计算步骤
钻井参数录入
钻速、钻压、转速、地层 水密度、钻井液密度
计算dc指数
回归正常趋势线
H
计算地层压力
dc HE
H
4/15/2021
地层压力理论及预测方法
地层压力预测（监测）方法
地层压力理论及预测方法
d指数
dc指数
地层压力理论及预测方法
dc指数监测地层压力的方法
按一定深度取点，一般1.5－3m取一点，如果钻速 高可以5－10m一个点，重点井段1m一点，同时记 录每个记录点的钻头尺寸、钻速、钻压、转速、地 层水和钻井液密度。
计算dc指数 通过统计分析的方法建立正常压力趋势线 计算地层压力
钻井液在流动过程中有效地作用在井内的压 力为有效液柱压力
通过有效压力换算得到的液体密度称为等效 密度。
地层压力理论及预测方法
上覆岩层压力 PO
定义：
某处地层的上覆岩层压力是指覆
盖在该地层以上的地层基质（岩
石）和孔隙中流体（油气水）的
总重力造成的压力。
Po
计算
P0 0.00981 H 1 rm
由岩石颗粒之间来支撑的那 部分上覆岩层压力。
P0 Pp
Pp
地层压力理论及预测方法
地层破裂压力(fracture pressure)
在井中，当地层压力达到某一值时会使地层 破裂，这个压力称为地层破裂压力。
地层坍塌压力(Caving pressure)
当井内液柱压力低于某一值时，地层出现坍 塌，我们称这个压力为地层坍塌压力。
P0：上覆岩层压力；MPa；Φ：无量纲的小数 ρrm:岩石基质密度，g/cm3； ρ:地层空隙中流体密度，g/cm3； H：井深，m.
地层压力理论及预测方法
地层压力( Formation Pressure) PP
地层压力是指作用在岩石孔 隙流体（油气水）上的压力 ，也叫地层孔隙压力。
Po
骨架应力(matrix pressure)
y
d
1.5
1
0.5
0
0
2
4
6
8
10
12
-0.5
-1
-1.5
log(x)
3.5 3
2.5 2
1.5 1
0.5 0 0
5
10
15
20
25
30
-log(0.0547V/N)
地层压力理论及预测方法
dc指数法预测的原理
dc指数
对钻井液密度变化进行修正
dc指数
dc
d
mN m
ρmN:正常地层压力梯度，g/cm3; ρm:实际钻井液密度， g/cm3;
提示
如有必要，必须对钻头尺寸进行校正； 一个构造上的正常压力可以通过多个井得到，以提
高预测的准确程度； Dc指数预测地层压力所得到的结果可能与其它方法
所得到的结果不尽一致。
地层压力理论及预测方法
地层压力计算
反算法
p
dcnn
dcp
P——所求井深地层压力当量密度，g/cm3； n——所求井深正常地层压力当量密度，g/cm3 dCN——所求井深处正常趋势线上的dc指数值； dca——所求井深实际dc指数。
岩；钻进过程中的地层压力 H
监测和完钻后区块地层压力 统计分析。
4/15/2021
地层压力理论及预测方法
Dc指数法预测的原理
D指数
钻速方程：
Vm
Kne ( P Db
)d
D指数
0.0547V
log
d
n
log 0.0684P
Db
V:钻速,m/h;N:转速：r/min P:钻压,kN;Db:钻头尺寸,mm
第二章：井身结构设计
第二章：井身结构设计
第一节：地层压力理论及预测方法
Dc指数 声波时差 地震层速度法
第二节：地层破裂压力预测
理论计算 地破试验
第三节：地层坍塌压力预测 第四节：井身结构设计 第五节：生产套管尺寸设计（自学）
井身结构
定义
套管层次、套管下入深度以及井眼尺寸（钻头尺寸 ）与套管尺寸的配合。
异常低压
PP<Pw
异常高压
PP>Pw
H
P Po
Pw
地层压力理论及预测方法
异常低压产生原因
生产层长期开采衰竭 地下水位很低
异常高压产生原因
特点
异常高压地层与正常地层之间有一个封闭层
原因
沉积物的快速沉积 渗透作用 构造作用 储集层的机构
油田注水
地层压力理论及预测方法
压实效应
地层压力理论及预测方法
井底环空压力
1、不循环时：
Pa 0.00981 H
2、钻进时：
Pb Ph Pfa
3、起下钻时：
Pb Ph Pg
Pg为起下钻波动压力
4/15/2021
地层压力理论及预测方法
异常地层压力
正常地层压力一般为盐 水液柱压力PW。不在正 常地层压力范围内的压 力称为异常地层压力。
主要内容
确定套管的层数 确定各层套管的下深 确定套管尺寸与井眼尺寸的配合
影响因素
地层压力（地层压力、破裂压力、地层坍塌压力） 工程参数 地层必封点
地层压力理论及预测方法
静液柱压力（Hydrostatic pressure） Ph
定义
静液压力是由液柱重力引起的 压力。
计算
Ph 0.00981 H (MPa )
地层压力理论及预测方法
地层压力计算
等效深度法：若地层具有相同的dc指数，则 认为其骨架应力相等。
Pp HG0 H E (G0 GN )
PP——所求深度的地层压力，MPa； H——所求地层压力点的深度，m； G0——上覆地层压力梯度，MPa/m； Gn——等效深度处的正常地层压力梯度，MPa/m HE——等效深度，m。
ρ：液体密度,（g/cm3） H:液柱垂直高度，m
Ph
地层压力理论及预测方法
压力梯度(Pressure gradient)
单位高度（或深度）增加的压力值
Gh
Ph H
0.00981
MPa / m
在油田，为方便起见，有时压力梯度单位直 接用密度单位。或直接用压力系数的概念。
有效密度（当量密度）
海面/地面
PO D
P P
4/15/2021
地层压力理论及预测方法
流体运移
4/15/2021
地层压力理论及预测方法
地层压力预测（监测）方法
Dc指数法
d
原理：机械钻速随压差的减
少而增加。正常情况下，钻
速随井深的增加而减小，Dc
增加，在异常地层压力地层
，钻速增加而dቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ减小。
适用范围：岩性为泥岩、页
地层压力理论及预测方法
等效深度计算
H E (G0 GN ) HG0 Pp
在等效深度处，地层骨 架应力相等
地层压力计算步骤
钻井参数录入
钻速、钻压、转速、地层 水密度、钻井液密度
计算dc指数
回归正常趋势线
H
计算地层压力
dc HE
H
4/15/2021
地层压力理论及预测方法
地层压力预测（监测）方法
地层压力理论及预测方法
d指数
dc指数
地层压力理论及预测方法
dc指数监测地层压力的方法
按一定深度取点，一般1.5－3m取一点，如果钻速 高可以5－10m一个点，重点井段1m一点，同时记 录每个记录点的钻头尺寸、钻速、钻压、转速、地 层水和钻井液密度。
计算dc指数 通过统计分析的方法建立正常压力趋势线 计算地层压力
钻井液在流动过程中有效地作用在井内的压 力为有效液柱压力
通过有效压力换算得到的液体密度称为等效 密度。
地层压力理论及预测方法
上覆岩层压力 PO
定义：
某处地层的上覆岩层压力是指覆
盖在该地层以上的地层基质（岩
石）和孔隙中流体（油气水）的
总重力造成的压力。
Po
计算
P0 0.00981 H 1 rm
由岩石颗粒之间来支撑的那 部分上覆岩层压力。
P0 Pp
Pp
地层压力理论及预测方法
地层破裂压力(fracture pressure)
在井中，当地层压力达到某一值时会使地层 破裂，这个压力称为地层破裂压力。
地层坍塌压力(Caving pressure)
当井内液柱压力低于某一值时，地层出现坍 塌，我们称这个压力为地层坍塌压力。
P0：上覆岩层压力；MPa；Φ：无量纲的小数 ρrm:岩石基质密度，g/cm3； ρ:地层空隙中流体密度，g/cm3； H：井深，m.
地层压力理论及预测方法
地层压力( Formation Pressure) PP
地层压力是指作用在岩石孔 隙流体（油气水）上的压力 ，也叫地层孔隙压力。
Po
骨架应力(matrix pressure)
y
d
1.5
1
0.5
0
0
2
4
6
8
10
12
-0.5
-1
-1.5
log(x)
3.5 3
2.5 2
1.5 1
0.5 0 0
5
10
15
20
25
30
-log(0.0547V/N)
地层压力理论及预测方法
dc指数法预测的原理
dc指数
对钻井液密度变化进行修正
dc指数
dc
d
mN m
ρmN:正常地层压力梯度，g/cm3; ρm:实际钻井液密度， g/cm3;
提示
如有必要，必须对钻头尺寸进行校正； 一个构造上的正常压力可以通过多个井得到，以提
高预测的准确程度； Dc指数预测地层压力所得到的结果可能与其它方法
所得到的结果不尽一致。
地层压力理论及预测方法
地层压力计算
反算法
p
dcnn
dcp
P——所求井深地层压力当量密度，g/cm3； n——所求井深正常地层压力当量密度，g/cm3 dCN——所求井深处正常趋势线上的dc指数值； dca——所求井深实际dc指数。
岩；钻进过程中的地层压力 H
监测和完钻后区块地层压力 统计分析。
4/15/2021
地层压力理论及预测方法
Dc指数法预测的原理
D指数
钻速方程：
Vm
Kne ( P Db
)d
D指数
0.0547V
log
d
n
log 0.0684P
Db
V:钻速,m/h;N:转速：r/min P:钻压,kN;Db:钻头尺寸,mm
第二章：井身结构设计
第二章：井身结构设计
第一节：地层压力理论及预测方法
Dc指数 声波时差 地震层速度法
第二节：地层破裂压力预测
理论计算 地破试验
第三节：地层坍塌压力预测 第四节：井身结构设计 第五节：生产套管尺寸设计（自学）
井身结构
定义
套管层次、套管下入深度以及井眼尺寸（钻头尺寸 ）与套管尺寸的配合。
异常低压
PP<Pw
异常高压
PP>Pw
H
P Po
Pw
地层压力理论及预测方法
异常低压产生原因
生产层长期开采衰竭 地下水位很低
异常高压产生原因
特点
异常高压地层与正常地层之间有一个封闭层
原因
沉积物的快速沉积 渗透作用 构造作用 储集层的机构
油田注水
地层压力理论及预测方法
压实效应