井下压力及其相互关系

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1、压力的基本概念及其表示方法（1）1、压力：是指物体单位面积上所受到的垂直力的大小。符号：P、国际单位：Pa、KPa、Mpa常用单位：atm、g/cm³相互间换算关系：1Mpa=10³KPa=1000000Pa1atm=1g/cm³=0.102Mpa2、压力的表示方法：（1）、直接用数字表示：如：P=12MPa；（2）、用压力梯度表示：如：Gh=11.8MPa/Km压力梯度：单位深度上压力的变化值。符号：G、单位：Kpa/m、Mpa/Km表达式：G=P/H。压力的基本概念及其表示方法（2）（3）、用当量钻井液密度表示：如：ρ=1

2、.23g/cm³当量钻井液密度：某点的压力等于相当密度的钻井液在该深度处所形成的液柱压力。那么就可以用相当密度值来表示该点的压力。符号：ρ、单位:g/cm³表达式:ρ=P/gH.压力梯度G与当量钻井液密度之间的关系:G=gρ（4）、用压力系数表示：压力系数：指某点的压力与该深度处淡水柱静液压力之比。（用其表示压力受当地地层流体矿化度影响，有局限性）静液柱压力与地层压力1、静液柱压力：作用于单位面积上静止的液柱重量引起的压力。符号：Ph、Gh、ρh单位：与压力单位同表达式：Ph=gρH、Gh=gρ、ρh=ρ2、地层压力：是指作用

3、于地层孔隙内流体上的压力。（也称孔隙压力、地层流体压力）符号：Pp、Gp、ρp单位：与压力单位同。其大小通过dc指数等方法进行实测而求得。(地层压力检测)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划分地层类型。2、地层的类型：（1）、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：1.00-1.07g/cm³之间。（2）、异常地层压力的地层：具有较正常地层压力大或小的地层。A、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：1.07g/cm³以上。

4、（任何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。一般此类地层的地层压力的范围为：1.00g/cm³以下。（多见开发区块）例：某井3000米处地层压力为50MPa，求该地层的压力梯度？当量钻井液密度？并判断该地层的类型。解：Gp=Pp/H=50/3=16.67（MPa/km）ρp=Gp/g=16.67/9.81=1.66g/cm³ρp>1.07g/cm³该地层为异常高压地层。上覆岩层压力1、上覆岩层压力：是指覆盖于某深度地层以上的基岩和孔隙中的流体的总重量所引起的压力。符号：Po、Go、ρ

5、o，单位：与压力单位同。一般我国平均上覆岩层压力当量密度为：2.16-2.64g/cm³2、计算公式：Po=gH（（1-Φ）ρr+φρw）Φ---岩层孔隙度%ρr---岩石的密度g/cm³ρw----岩石中流体密度g/cm³H---该地层的深度kmGo=g（（1-Φ）ρr+φρw）ρo=（（1-Φ）ρr+φρw）3、上覆岩层压力与地层压力、基岩应力之间的关系基岩应力：岩石颗粒与岩石颗粒之间的压力。分析：上覆岩层压力是由基岩应力和地层压力共同承担的，因此，在垂直方向上必有：Po=Pp+＆可知：在Po一定时，Pp越大，基岩应力越小

6、，地层越易破碎。所以在钻井过程中，钻遇高压层，机械钻速会突然加快。Po。。。。。Pp+＆♂。。。。地层破裂压力1、地层破裂压力：是指某一深度的地层发生破碎和裂缝时所承受的压力。符号：Pf、Gf、ρf、单位：与压力单位同。2、地层破裂压力的计算：根据上覆岩层压力、地层压力和基岩应力关系图，可知：Po=Pp+＆则：岩石在垂直方向上所受压力＆=Po-Pp；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：（

7、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。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

8、阀泄压，开井。分析曲线。（4）液压测试曲线分析与处理①、破裂压力计算：PaPf=Ph+Pl=gρH+PlGf=gρ+Pl/Hρf=ρ+Pl/HgPc②、关井极限套压计算：Pcmas=Pf-Ph=Pl③关井极限套压：是指在关井条件下不破坏防喷设备、套管和地层的条件下，一口井所能