1、井下各種壓力概念及相互關系第一頁，共19頁。 2、靜液壓力的計算、靜液壓力的計算 P=gH 式中：式中：P-靜液壓力，靜液壓力，MPa -液體密度，液體密度，g/cm3 g-重力加速度，重力加速度，0.00981 H-液柱的垂直高度，液柱的垂直高度，m 在陸上鉆井作業中，在陸上鉆井作業中，H為井眼的垂直深度，起始點自轉盤面算起，為井眼的垂直深度，起始點自轉盤面算起，液體的密度為鉆井液的密度。液體的密度為鉆井液的密度。 例例1 某井鉆至井深某井鉆至井深3000米處，所用鉆井液密米處，所用鉆井液密1.3g/cm3，求井底，求井底處的靜液壓力。處的靜液壓力。 解：解：P=gH=1.30.009813

2、000=38.26MPa第二頁，共19頁。例：如圖所示，井內鉆井液密度 為1.2g/cm3，3000m處靜液柱壓力為多少？ 解解 p= 0.00981 H =0.009811.203000 =35. 288MPa 地層孔隙內流體地層孔隙內流體(水水)的的 壓力為：壓力為： p= 0.00981 H =0.009811.073000 =31.547MPa第三頁，共19頁。3、靜液壓力梯度的計算、靜液壓力梯度的計算根據壓力梯度的定義可知，其計算公式為：根據壓力梯度的定義可知，其計算公式為： G=P/H=g 式中：式中：G壓力梯度，壓力梯度，kPa/m（MPa/m） P靜液壓力，靜液壓力，kPa（M

3、Pa） H液柱的垂直高度，液柱的垂直高度，m 液體密度，液體密度，g/cm3 g重力加速度，重力加速度，9.81（0.00981） 用壓力梯度的定義，靜液壓力的公式也可以寫成：用壓力梯度的定義，靜液壓力的公式也可以寫成：靜液壓力靜液壓力=壓力梯度壓力梯度垂深垂深 （P=GH） 例例2 某井鉆至井深某井鉆至井深3600米處，所用鉆井液密度為米處，所用鉆井液密度為1.5g/cm3，計，計算井內靜液壓力梯度。算井內靜液壓力梯度。 解：解：G=g=1.59.81=14.7kPa/m第四頁，共19頁。二、當量鉆井液密度 1、當量鉆井液密度的定義 當量鉆井液密度是指將井內某一位置所受各種壓力之和（靜液壓力

4、、回壓、環空壓力損失等）折算成鉆井液密度，稱為這一點的當量鉆井液密度。 把地層壓力、地層破裂壓力、循環壓力折算成鉆井液密度，分別稱為地層壓力當量鉆井液密度、地層破裂壓力當量鉆井液密度、循環壓力當量鉆井液密度。第五頁，共19頁。第六頁，共19頁。HPe00981.02、當量鉆井液密度的計算 式中：P壓力，MPa 例3 井深2800m，鉆井液密度1.24g/cm3，下鉆時存在一個1.76MPa的激動壓力作用于井底，計算井底壓力及當量鉆井液密度。解：井底壓力P=1.240.0098128001.76=35.82 MPa第七頁，共19頁。3/30. 1280000981. 082.35cmge當量鉆井

5、液密度2、當量鉆井液密度的計算HPe00981.0第八頁，共19頁。地層壓力：是地下地層壓力：是地下巖石孔隙內流體的巖石孔隙內流體的壓力，壓力， 也稱孔隙壓也稱孔隙壓力。力。第九頁，共19頁。 七、地層漏失壓力七、地層漏失壓力 地層漏失壓力是指某一深度的地層產生鉆井液漏失時的地層漏失壓力是指某一深度的地層產生鉆井液漏失時的壓力。壓力。 對于正常壓力的高滲透性砂巖、裂縫性地層以及斷層破碎帶、對于正常壓力的高滲透性砂巖、裂縫性地層以及斷層破碎帶、不整合面等處，往往地層漏失壓力比破裂壓力小得多，而且對鉆井安不整合面等處，往往地層漏失壓力比破裂壓力小得多，而且對鉆井安全作業危害很大。全作業危害很大。第

6、十頁，共19頁。 在數值上等于鉆井液循環泵壓。該壓力損失大小取決在數值上等于鉆井液循環泵壓。該壓力損失大小取決于鉆柱長度和鉆井液密度、粘度、切力、排量和流通面積。于鉆柱長度和鉆井液密度、粘度、切力、排量和流通面積。任何時候鉆井液通過管匯、噴嘴或節流管匯均要產生壓力任何時候鉆井液通過管匯、噴嘴或節流管匯均要產生壓力損失。通常，大部分壓力損失發生在鉆井液通過鉆頭噴嘴損失。通常，大部分壓力損失發生在鉆井液通過鉆頭噴嘴時。循環排量的變化也會引起泵壓較大的變化。時。循環排量的變化也會引起泵壓較大的變化。循環壓力損失是指泵送鉆井液通過地面高壓管循環壓力損失是指泵送鉆井液通過地面高壓管匯、水龍帶、方鉆桿、井

7、下鉆柱、鉆頭噴嘴，匯、水龍帶、方鉆桿、井下鉆柱、鉆頭噴嘴，經環形空間向上返到地面循環系統，及其它所經環形空間向上返到地面循環系統，及其它所經過的物體，因摩擦所引起的壓力損失。經過的物體，因摩擦所引起的壓力損失。第十一頁，共19頁。返回 在鉆井過程中，鉆井液沿環空向上流動時所產生的壓力損失稱為環空壓耗。在鉆井在鉆井過程中，鉆井液沿環空向上流動時所產生的壓力損失稱為環空壓耗。在鉆井泵克服這個流動阻力推動鉆井液向上流動時，井壁和井底也承受了該流動阻力，因此，泵克服這個流動阻力推動鉆井液向上流動時，井壁和井底也承受了該流動阻力，因此，井底壓力增加。當停泵鉆井液停止循環時，流動阻力消失，井底壓力又恢復為

8、靜液壓井底壓力增加。當停泵鉆井液停止循環時，流動阻力消失，井底壓力又恢復為靜液壓力。鉆井液在環空中上返速度越大、井越深、井眼越不規則、環空間隙越小，且鉆井力。鉆井液在環空中上返速度越大、井越深、井眼越不規則、環空間隙越小，且鉆井液密度、切力越高，則環空流動阻力越大；反之，則環空流動阻力越小。液密度、切力越高，則環空流動阻力越大；反之，則環空流動阻力越小。第十二頁，共19頁。 九、激動壓力和抽汲壓力九、激動壓力和抽汲壓力 1、抽汲壓力、抽汲壓力 抽汲壓力發生在井內提鉆時，由于抽汲壓力發生在井內提鉆時，由于鉆柱上提，會引起鉆井液向下流動，以鉆柱上提，會引起鉆井液向下流動，以填充鉆柱下端因上升而空出

9、來的井眼空填充鉆柱下端因上升而空出來的井眼空間。這部分鉆井液流動時受到流動阻力間。這部分鉆井液流動時受到流動阻力的影響，使得井內鉆井液不能及時充滿的影響，使得井內鉆井液不能及時充滿這部分井眼空間，這樣，在鉆頭下方形這部分井眼空間，這樣，在鉆頭下方形成一抽汲空間，其結果是降低了有效的成一抽汲空間，其結果是降低了有效的井底壓力。井底壓力。 第十三頁，共19頁。2、激動壓力、激動壓力 激動壓力產生于下鉆和下套管時，激動壓力產生于下鉆和下套管時，因為鉆柱下行，擠壓其下方的鉆井因為鉆柱下行，擠壓其下方的鉆井液，使其產生向上的流動。由于鉆液，使其產生向上的流動。由于鉆井液向上流動時要克服流動阻力的井液向上

10、流動時要克服流動阻力的影響，結果導致井壁與井底也承受影響，結果導致井壁與井底也承受了該流動阻力，使得井底壓力增加。了該流動阻力，使得井底壓力增加。第十四頁，共19頁。3、影響因素、影響因素激動壓力和抽汲壓力主要受以下因素影響：激動壓力和抽汲壓力主要受以下因素影響：1）管柱結構、尺寸以及管柱在井內的實際長度；）管柱結構、尺寸以及管柱在井內的實際長度；2）井身結構與井眼直徑；）井身結構與井眼直徑；3）起下鉆速度；）起下鉆速度；4）鉆井液密度、粘度、靜切力；）鉆井液密度、粘度、靜切力；5）鉆頭或扶正器泥包程度。）鉆頭或扶正器泥包程度。因此，在起下鉆和下套管時，要控制起下速度，不要過快，因此，在起下鉆

11、和下套管時，要控制起下速度，不要過快，在鉆開高壓油氣層和鉆井液性能不好時，更應注意。在鉆開高壓油氣層和鉆井液性能不好時，更應注意。第十五頁，共19頁。 十、井底壓力十、井底壓力 在鉆井作業中，始終有壓力作用于井底，主要來自于鉆井在鉆井作業中，始終有壓力作用于井底，主要來自于鉆井液的靜液壓力。同時，將鉆井液沿環空向上泵送時所消耗的泵液的靜液壓力。同時，將鉆井液沿環空向上泵送時所消耗的泵壓也作用于井底，即循環鉆井液時的環空壓耗。其它還有侵入壓也作用于井底，即循環鉆井液時的環空壓耗。其它還有侵入井內的地層流體的壓力、激動壓力、抽汲壓力、地面回壓等。井內的地層流體的壓力、激動壓力、抽汲壓力、地面回壓等

12、。井底壓力就是指地面和井內各種壓力作用在井底的總壓力井底壓力就是指地面和井內各種壓力作用在井底的總壓力。在不在不同作業情況下，井底壓力是不一樣的。同作業情況下，井底壓力是不一樣的。靜止狀態，井底壓力靜止狀態，井底壓力=靜液壓力靜液壓力 靜止狀態下，井底壓力主要由鉆井液的靜液壓力構成，鉆井液靜止狀態下，井底壓力主要由鉆井液的靜液壓力構成，鉆井液的靜液壓力主要受鉆井液密度和井內液柱高度的影響。油氣活躍的井，的靜液壓力主要受鉆井液密度和井內液柱高度的影響。油氣活躍的井，要注意井內流體長期靜止時，地層中氣體的擴散效應對井內流體密度要注意井內流體長期靜止時，地層中氣體的擴散效應對井內流體密度影響，最終有

13、可能影響井底壓力。另外，靜止狀態下，要監測井口液影響，最終有可能影響井底壓力。另外，靜止狀態下，要監測井口液面，防止液柱高度下降影響井底壓力。面，防止液柱高度下降影響井底壓力。第十六頁，共19頁。 正常循環時，井底壓力正常循環時，井底壓力=靜液壓力環空壓耗靜液壓力環空壓耗 井內流體循環時，環空壓耗會使井底壓力增加，過大的循環壓耗井內流體循環時，環空壓耗會使井底壓力增加，過大的循環壓耗可能漏失；一旦停止循環，循環壓耗突然消失會使井底壓力下降，同樣可能漏失；一旦停止循環，循環壓耗突然消失會使井底壓力下降，同樣影響井內的壓力平衡。影響井內的壓力平衡。 節流循環時，井底壓力節流循環時，井底壓力=靜液壓

14、力環空壓力損失節流閥靜液壓力環空壓力損失節流閥回壓回壓 節流循環除氣或壓井循環時，通過調節節流閥的不同開節流循環除氣或壓井循環時，通過調節節流閥的不同開關程度，形成一定的井口回壓，保持井底壓力平衡地層壓力。關程度，形成一定的井口回壓，保持井底壓力平衡地層壓力。提鉆時，井底壓力提鉆時，井底壓力=靜液壓力抽汲壓力靜液壓力抽汲壓力第十七頁，共19頁。 由于抽汲壓力的影響，提鉆時的井底壓力會下降，導致由于抽汲壓力的影響，提鉆時的井底壓力會下降，導致很多井在正常鉆進時井底壓力能夠平衡地層壓力，而提鉆時發很多井在正常鉆進時井底壓力能夠平衡地層壓力，而提鉆時發生溢流。因此，提鉆時要事先判斷并注意減小抽汲壓力

15、的影響。生溢流。因此，提鉆時要事先判斷并注意減小抽汲壓力的影響。下鉆時，井底壓力下鉆時，井底壓力=靜液壓力激動壓力靜液壓力激動壓力 由于激動壓力的產生，使得下鉆時的井底壓力增大，雖由于激動壓力的產生，使得下鉆時的井底壓力增大，雖不至于直接引發井控問題，但過大的激動壓力可能導致漏失，不至于直接引發井控問題，但過大的激動壓力可能導致漏失，致使靜液壓力下降，從而引發井控問題。所以，下鉆時同樣要致使靜液壓力下降，從而引發井控問題。所以，下鉆時同樣要做好井控工作。做好井控工作。 關井時，井底壓力關井時，井底壓力=靜液壓力地面回壓靜液壓力地面回壓 發生溢流后需及時關井，形成足夠的地面回壓，使井底壓發生溢流

16、后需及時關井，形成足夠的地面回壓，使井底壓力重新能夠重新平衡地層壓力。地面回壓作用于井口設備和整力重新能夠重新平衡地層壓力。地面回壓作用于井口設備和整個井筒，因此要求井口設備具有足夠的承壓能力和密封性，地個井筒，因此要求井口設備具有足夠的承壓能力和密封性，地面回壓過高會破壞井筒的完好性，所以關井地面回壓并不是越面回壓過高會破壞井筒的完好性，所以關井地面回壓并不是越大越好。大越好。第十八頁，共19頁。 十一、安全附加值十一、安全附加值 在近平衡壓力鉆進中，鉆井液密度的確定，以地層壓力為基在近平衡壓力鉆進中，鉆井液密度的確定，以地層壓力為基準，再增加一個安全附加值，以保證作業安全。因為在起鉆時，準，再增加一個安全附加值，以保證作業安全。因為在起鉆時，由于抽汲壓力的影響會使井底壓力降低，而降低上提鉆柱的速度由于抽汲壓力的影響會使井底壓力降低，而降低上提鉆柱的速度等措施只能減小抽汲壓力，但不能消除抽汲壓力。因此，需要給等措施只能減小抽汲壓力，但不能消除抽汲壓力。因此，需要給鉆井液密度附加一安全值來抵消抽汲壓力等因素對井底壓力的影鉆井液密度附加一安全值來抵消抽汲壓力等因素對井底壓力的影響。附加方式主要有兩種：響。附加方式主要有兩種： 一是按密度附加，其安全附加值為：一是按密度附加，其安全附加值為： 油水井：油水井：0.050.10g/cm3