井下各种压力概念及相互关系.ppt

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1、第二章井下各种压力概念及相互关系一、静液压力1、静液压力和静液压力梯度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，与液柱的横向尺寸及形状无关。静液压力梯度是指每增加单位垂直深度静液压力的变化量。静液压力梯度受液体密度的影响和含盐浓度、气体的浓度以及温度梯度的影响。含盐浓度高会使静液压力梯度增大，溶解气体量增加和温度增高则会使静液压力梯度减小。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

2、体的密度为钻井液的密度。例1某井钻至井深3000米处，所用钻井液密1.3g/cm3，求井底处的静液压力。解：P=ρgH=1.3×0.00981×3000=38.26MPa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=0.00981H=0.00981×1.20×3000=35.288MPa地层孔隙内流体(水)的压力为：p=0.00981H=0.00981×1.07×3000=31.547MPa3、静液压力梯度的计算根据压力梯度的定义可知，其计算公式为：G=P/H=ρg式中：G—压力梯度，kPa/m（MPa/m）P—静液压力，kPa（MP

3、a）H—液柱的垂直高度，mΡ—液体密度，g/cm3g—重力加速度，9.81（0.00981）用压力梯度的定义，静液压力的公式也可以写成：静液压力=压力梯度×垂深（P=G×H）例2某井钻至井深3600米处，所用钻井液密度为1.5g/cm3，计算井内静液压力梯度。解：G=ρg=1.5×9.81=14.7kPa/m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

4、井液密度、循环压力当量钻井液密度。2、当量钻井液密度的计算式中：P—压力，MPa例3井深2800m，钻井液密度1.24g/cm3，下钻时存在一个1.76MPa的激动压力作用于井底，计算井底压力及当量钻井液密度。解：井底压力P=1.24×0.00981×2800＋1.76=35.82MPa2、当量钻井液密度的计算地层压力：是地下岩石孔隙内流体的压力，也称孔隙压力。七、地层漏失压力地层漏失压力是指某一深度的地层产生钻井液漏失时的压力。对于正常压力的高渗透性砂岩、裂缝性地层以及断层破碎带、不整合面等处，往往地层漏失压力比破裂压力小得多，而且对钻井安全作业危害很大。在数值上等于钻井液

5、循环泵压。该压力损失大小取决于钻柱长度和钻井液密度、粘度、切力、排量和流通面积。任何时候钻井液通过管汇、喷嘴或节流管汇均要产生压力损失。通常，大部分压力损失发生在钻井液通过钻头喷嘴时。循环排量的变化也会引起泵压较大的变化。八、循环压力损失与环空压耗循环压力损失是指泵送钻井液通过地面高压管汇、水龙带、方钻杆、井下钻柱、钻头喷嘴，经环形空间向上返到地面循环系统，及其它所经过的物体，因摩擦所引起的压力损失。图2-5井内循环压力损失返回在钻井过程中，钻井液沿环空向上流动时所产生的压力损失称为环空压耗。在钻井泵克服这个流动阻力推动钻井液向上流动时，井壁和井底也承受了该流动阻力，因此，井

6、底压力增加。当停泵钻井液停止循环时，流动阻力消失，井底压力又恢复为静液压力。钻井液在环空中上返速度越大、井越深、井眼越不规则、环空间隙越小，且钻井液密度、切力越高，则环空流动阻力越大；反之，则环空流动阻力越小。九、激动压力和抽汲压力1、抽汲压力抽汲压力发生在井内提钻时，由于钻柱上提，会引起钻井液向下流动，以填充钻柱下端因上升而空出来的井眼空间。这部分钻井液流动时受到流动阻力的影响，使得井内钻井液不能及时充满这部分井眼空间，这样，在钻头下方形成一抽汲空间，其结果是降低了有效的井底压力。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

7、。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。十、井底压力在钻井作业中，始终有压力作用于井底，主要来自于钻井液的静液压力。同时，将钻井液沿环空向上泵送时所消耗的泵压也