井下各种压力的概念及相互关系.ppt

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1、井下各种压力概念及相互关系川庆钻探长庆井控培训中心1、了解各种压力的概念及其相互关系教学内容要点一、定义1、压力2、静液压力3、压力梯度4、地层压力5、上覆岩层压力6、破裂压力7、井底压力8、压差9、压力损失10、激动压力11、抽汲压力二、相互关系教学目标1、简单压力计算2、压力的相互关系难点1、压力的相互关系重点重点难点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。一、静液压力2、静液压力的计算P=ρgH式中：P--静液压力，MPaρ-

2、-液体密度，g/cm3g--重力加速度，0.00981H--液柱的垂直高度，m3、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（MPa）H—液柱的垂直高度，mρ—液体密度，g/cm3g—重力加速度，9.81（0.00981）一、静液压力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。二、当量钻井液密度2、压力系数：压力系数是某点压力与该点水柱压力之比，无因次，其数值等于该点的当量钻井液密

3、度。二、当量钻井液密度1、地层压力的定义地层压力是指地下岩石孔隙内流体的压力，也称孔隙压力。2、地层压力的表示方法1）用压力的单位表示。这是一种直接表示法。2）用压力梯度表示。3）用当量钻井液密度表示。4）用压力系数表示。压力系数是某点压力与该点水柱压力之比，无因次，其数值等于该点的当量钻井液密度。三、地层压力3、地层压力的分类1）正常地层压力2）异常高压3）异常低压三、地层压力上覆岩层压力是指某深度以上的地层岩石基质和孔隙中流体的总重量对该深度所形成的压力。地下岩石平均密度大约为2.16～2.64g/cm3，于是平均上覆岩层压力梯度大约为22.62kPa/m。上覆岩层压力与地层

4、压力的关系是P0=σ+Pp式中：P0—上覆岩层压力，MPa；σ—岩石颗粒应力，MPa；Pp—孔隙压力，MPa。四、上覆岩层压力上覆岩层压力、地层压力和骨架应力之间的关系如图2—1所示。四、上覆岩层压力图2—1P0，σ和Pp之间的关系1、地层破裂压力的定义地层破裂压力是指某一深度的地层发生破碎或裂缝时所能承受的压力。破裂压力一般随井深增加而增大。五、地层破裂压力地层坍塌压力是指井眼形成后井壁周围的岩石应力集中，当井壁周围的岩石所受的切向应力和径向应力的差达到一定数值后，将形成剪切破坏，造成井眼坍塌，此时的钻井液液柱压力即为地层坍塌压力。井径的变化反映了井壁坍塌压力的大小，从而可以确

5、定地层的坍塌压力。六、地层坍塌压力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。在数值上等于钻井液循环泵压。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。七、循环压力损失与环空压耗在钻井过程中，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。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。七、循环压力损失与环空压耗1、抽汲压力就是由于上提钻柱而

6、使井底压力减小的压力，其数值就是阻挠钻井液向下流动的流动阻力值。根据计算可知，一般情况下抽汲压力当量钻井液密度为0.03～0.13g/cm3，国外要求把抽汲压力当量钻井液密度减小到0.036g/cm3左右。2、激动压力是由于下放钻柱而使井底压力增加的压力，其数值就是阻挠钻井液向上流动的流动阻力值。八、激动压力和抽汲压力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。八、激动压力和抽汲压力井底压力就是指地面和井内各种压力作用在井底的总压力。六

7、种不同工况下：1、静止状态，井底压力=静液压力2、正常循环时，井底压力=静液压力＋环空压耗3、节流循环时，井底压力=静液压力＋环空压力损失＋节流阀回压4、起钻时，井底压力=静液压力－抽汲压力5、下钻时，井底压力=静液压力＋激动压力6、关井时，井底压力=静液压力＋地面回压九、井底压力一是按密度附加，其安全附加值为：油水井：0.05～0.10g/cm3气井：0.07～0.15g/cm3二是按压力附加，其安全附加值为：油水井：1.5～3.5MPa气井：3.0～5.0MPa十、安全附加值