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 ⨯⨯⨯=-ρ310
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
2
1
21
1
11))(lg ()(lg )(lg )(lg i m
i i m
i i m
i i m
i i i m
i x x M y x y x M a ∑-∑∑∑-∑=====＝
M
x y b i
m
i i
m
i a )
(lg 1
1
∑-∑===
1
2
1
]2)1(21
[1
]
)
(lg )(lg [2
12
1
2
1
-∑=-∑=-∑-
=
==∑M M i y m
i i y m
i M M
x x a i m
i i m
i γ
式中 y ——井深，m ； x ——dc 指数； b ——y 轴截距； α——斜率；
γ——回归相关系数。

七、压井计算公式 1、关井立管压力计算：
ma a p md d P P P P P +==+ H P P m d p ⋅+=ρ00981.0
式中，P md ——钻柱钻井液液柱压力，MPa ； P p ——地层压力，MPa ； P a ——关井套管压力，MPa ；
P ma ——环空受侵钻井液液柱压力，MPa ； ρm ——钻井液密度，g/cm 3
；
.
. H ——-井深，m ；
P d ——关井立管压力，MPa 。

2、装有钻具回压阀的关井立管压力
a d d P P P ∆-=1
式中，P d ——关井立管压力，MPa ； P dl ——停泵时立管压力，MPa ； △P a ——关井时套管压力升高值，MPa 。

3、在循环钻井液情况下求关井立管压力
ci T d P P P -=
式中，P d ——关井立管压力，MPa ； P T ——压井时立管总压力，MPa ； P ci ——压井时的循环压力，MPa 。

4、压井所需钻井液的新密度计算：
H
P p e p ml )
(102.0+=
ρ
式中， P p ——地层流体压力，MPa ；
P e ——附加压力，一般为（0.980-2.940）MPa ； H ——井深，m ；
ρml ——压井所需钻井液的新密度，g/cm 3。

5、压井循环时立管总压力计算：
e c d T P P P P ++=
式中，P d ——关井立管压力，MPa ；
P c ——一定排量压井循环时钻柱钻头水眼环形空间流动阻力的循环压力，MPa ； P e ——考虑平衡安全时的附加压力，MPa ； P T ——立管总压力，MPa 。

6、初始循环压力计算：
e ci d Ti P P P P ++=
式中， P Ti ——初始循环压力，MPa 。

P d ——关井立管压力，MPa ；
P ci ——低泵速下，如25、30、35、40、45、50冲/分记录下来的立管压力，MPa ；
P e ——附加压力值，MPa ；
7、终了循环压力计算：
Tf ci m
ml cf P P P =⋅=ρρ
式中，ρml ——压井时所需钻井液密度，g/cm 3
； ρm ——关井时钻柱未气侵钻井液密度，g/cm 3
；
. . P ci ——不同排量循环时立管压力，MPa ；
P Tf ——用ρml 钻井液密度循环终了时立管总压力，MPa ； P cf ——终了循环压力，MPa 。

8、压井钻井液刚泵入钻柱时立管初始循环总压力
e ci d Ti P P P P ++=
式中，P Ti ——压井钻井液刚泵入钻柱时立管初始循环总压力，MPa ； P d ——关井立管压力，MPa ；
P ci ——压井流量下的循环压力，MPa ； P e ——安全附加压力，MPa 。

9、压井钻井液到达钻头时的立管终了循环总压力
ci d
ml
Tf P P ⨯=
ρρ 式中， P Tf ——压井终了循环总压力，MPa ；
ρml ——压井时所需钻井液密度，g ／cm 3
；
ρd ——关井时钻柱未气侵钻井液密度(钻柱钻井液密度)，g/cm 3
； P ci ——压井流量下的循环压力，MPa 。

10、压井钻井液从地面到达钻头时所需时间
r
d d Q H V t ⨯⨯='60
式中， t d ′——压井钻井液从地面到达钻头时所需时间，min; V d ——钻具容积，L/m ； H ——井深，m ；
Q r ——压井流量，L/s ；Q r =(1/3～1/2)Q ； Q ——正常钻井时钻井泵实发流量，L/s 。

11、压井钻井液充满环空所需循环时间
r
a a Q H
V t ⨯⨯=
60
式中， t a ——压井钻井液充满环空所需循环时间，min ； V a ——井眼环空容积，L/m ； H ——井深，m ；
Q r ——压井流量，L/s ；Q r =(1/3～1/2)Q ； Q ——正常钻井时钻井泵实发流量，L/s 。

12、油气上窜速度计算公式
(1)迟到时间法
静
迟
钻头油t t H H V -=
. . 式中， V ——油气上窜速度，m/h ； H 油——油气层顶部深度，m ；
H 钻头——循环钻井液时钻头所在深度，m ； t 迟——钻头所在深度迟到时间，h ；
t ——从开泵循环到见到油气显示的时间，h ； t 静——从停泵起钻至本次开泵的总静止时间，h 。

(2)相对时间法
对于相同井径的井眼，应用该方法计算比较简单，并且更准确。

①钻头深度等于油层顶部深度
)
(211t t t t H V +⨯=静钻头
式中， V ——油气上窜速度，m ／h ；
H 钻头——循环钻井液时钻头所在深度(与油层顶部深度相等)，m ； t l ——循环时油气显示时间，h ；
t 2——从开泵循环到见到油气显示的时间，h ； t 静——从停泵起钻至本次开泵的总静止时间，h 。

②钻头深度大于油层顶部深度
)
(212
1t t t t h t H V +⨯∆-⨯=
静油
式中，V ——油气上窜速度，m ／h ； H 油——油气层顶部深度，m ；
t l ——循环时油气显示时间，h ；
t 2——从开泵循环到见到油气显示的时间，h ； t 静——从停泵起钻至本次开泵的总静止时间，h ； △h ——油层厚度，m 。

八、钻井液计算公式 1、井钻井液量计算
H D H D V 22785.04
⨯=⨯=
π
式中，V ——井钻井液量，m 3
；
D ——井径，in ； H ——井深，km 。

现场速算近似公式：
2
2H D V =
式中，V ——井钻井液量，m 3
； D ——井径，m ； H ——井深，m 。

2、环空上返速度计算
.
. 2
2975
.1柱
井d D Q V -= 式中，D 井——井径(或钻头直径)，in ； d 柱——钻柱外径，in ； Q ——钻井液排量，l/s 。

3、钻井液循环时间计算
Q
V V T 60柱
井-=
式中，V 井——井筒容积，l ； V 柱——钻柱体积，l ； Q ——钻井液排量，l/s ；
T ——钻井液循环一周的时间，min 。

4、配钻井液所需粘土和水量的计算 (1)粘土量的计算。

水
土水土土ρρρρρ--=
)
(V W
(2)水量的计算。

土
土
水ρW V Q -
=
式中，W 土——所需粘土的重量，t ； V ——所需钻井液量，m 3
； ρ水——水的密度(淡水为1)； ρ土——粘土的密度，g/cm 3； ρ——钻井液的密度，g/cm 3； Q 水——所需水量，m 3。

5、加重剂用量计算
重
加原重原加加ρρρρρ--=
)
(V W
式中， W 加——所需加重剂的重量，t ；
ρ原——加重前钻井液的密度，g/cm 3
； ρ重——加重后钻井液的密度，g/cm 3； ρ加——加重料的密度，g/cm 3。

6、降低钻井液密度时加水量的计算
水
稀水
稀原原ρρρρρ--=
)(V Q 式中， Q ——所需水量，m 3
； V 原——原钻井液体积，m 3
；
ρ原——原钻井液密度，g/cm3；
ρ稀——稀释后钻井液密度，g/cm3；
ρ水——水的密度，g/cm3。

.
.。