第二章井下各種壓力的概念及相互關(guān)系演示文稿當(dāng)前1頁，總共30頁。優(yōu)選第二章井下各種壓力的概念及相互關(guān)系當(dāng)前2頁，總共30頁。1、了解各種壓力的概念及其相互關(guān)系教學(xué)內(nèi)容要點

一、定義1、壓力2、靜液壓力3、壓力梯度4、地層壓力5、上覆巖層壓力6、破裂壓力7、井底壓力8、壓差9、壓力損失10、激動壓力11、抽汲壓力二、相互關(guān)系

教學(xué)目標(biāo)

當(dāng)前3頁，總共30頁。1、簡單壓力計算2、壓力的相互關(guān)系難點

1、壓力的相互關(guān)系重點重點難點當(dāng)前4頁，總共30頁。1、靜液壓力和靜液壓力梯度的定義靜液壓力是由靜止液體的重力產(chǎn)生的壓力。其大小取決于液體的密度和液體的垂直高度，與液柱的橫向尺寸及形狀無關(guān)。靜液壓力梯度是指每增加單位垂直深度靜液壓力的變化量。

一、靜液壓力當(dāng)前5頁，總共30頁。

2、靜液壓力的計算 P=ρgH式中：P--靜液壓力，MPaρ--液體密度，g/cm3g--重力加速度，0.00981H--液柱的垂直高度，m3、靜液壓力梯度的計算根據(jù)壓力梯度的定義可知，其計算公式為：G=P/H=ρg式中：G—壓力梯度，kPa/m（MPa/m）P—靜液壓力，kPa（MPa）H—液柱的垂直高度，mρ—液體密度，g/cm3g—重力加速度，9.81（0.00981）一、靜液壓力當(dāng)前6頁，總共30頁。1、當(dāng)量鉆井液密度的定義當(dāng)量鉆井液密度是指將井內(nèi)某一位置所受各種壓力之和（靜液壓力、回壓、環(huán)空壓力損失等）折算成鉆井液密度，稱為這一點的當(dāng)量鉆井液密度。

二、當(dāng)量鉆井液密度當(dāng)前7頁，總共30頁。2、壓力系數(shù)：壓力系數(shù)是某點壓力與該點水柱壓力之比，無因次，其數(shù)值等于該點的當(dāng)量鉆井液密度。

二、當(dāng)量鉆井液密度當(dāng)前8頁，總共30頁。1、地層壓力的定義地層壓力是指地下巖石孔隙內(nèi)流體的壓力，也稱孔隙壓力。2、地層壓力的表示方法1）用壓力的單位表示。這是一種直接表示法。2）用壓力梯度表示。3）用當(dāng)量鉆井液密度表示。4）用壓力系數(shù)表示。壓力系數(shù)是某點壓力與該點水柱壓力之比，無因次，其數(shù)值等于該點的當(dāng)量鉆井液密度。

三、地層壓力當(dāng)前9頁，總共30頁。3、地層壓力的分類1）正常地層壓力2）異常高壓3）異常低壓

三、地層壓力當(dāng)前10頁，總共30頁。

上覆巖層壓力是指某深度以上的地層巖石基質(zhì)和孔隙中流體的總重量對該深度所形成的壓力。地下巖石平均密度大約為2.16～2.64g/cm3，于是平均上覆巖層壓力梯度大約為22.62kPa/m。上覆巖層壓力與地層壓力的關(guān)系是P0=σ+Pp式中：P0—上覆巖層壓力，MPa；σ—巖石顆粒應(yīng)力，MPa；Pp—孔隙壓力，MPa。

四、上覆巖層壓力當(dāng)前11頁，總共30頁。上覆巖層壓力、地層壓力和骨架應(yīng)力之間的關(guān)系如圖2—1所示。

四、上覆巖層壓力圖2—1P0，σ和Pp之間的關(guān)系當(dāng)前12頁，總共30頁。

1、地層破裂壓力的定義地層破裂壓力是指某一深度的地層發(fā)生破碎或裂縫時所能承受的壓力。破裂壓力一般隨井深增加而增大。

五、地層破裂壓力當(dāng)前13頁，總共30頁。

地層坍塌壓力是指井眼形成后井壁周圍的巖石應(yīng)力集中，當(dāng)井壁周圍的巖石所受的切向應(yīng)力和徑向應(yīng)力的差達(dá)到一定數(shù)值后，將形成剪切破壞，造成井眼坍塌，此時的鉆井液液柱壓力即為地層坍塌壓力。

井徑的變化反映了井壁坍塌壓力的大小，從而可以確定地層的坍塌壓力。

六、地層坍塌壓力當(dāng)前14頁，總共30頁。

循環(huán)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、井下鉆柱、鉆頭噴嘴，經(jīng)環(huán)形空間向上返到地面循環(huán)系統(tǒng)，及其它所經(jīng)過的物體，因摩擦所引起的壓力損失。在數(shù)值上等于鉆井液循環(huán)泵壓。通常，大部分壓力損失發(fā)生在鉆井液通過鉆頭噴嘴時。循環(huán)排量的變化也會引起泵壓較大的變化。

七、循環(huán)壓力損失與環(huán)空壓耗當(dāng)前15頁，總共30頁。在鉆井過程中，鉆井液沿環(huán)空向上流動時所產(chǎn)生的壓力損失稱為環(huán)空壓耗。

鉆井液在環(huán)空中上返速度越大、井越深、井眼越不規(guī)則、環(huán)空間隙越小，且鉆井液密度、切力越高，則環(huán)空流動阻力越大；反之，則環(huán)空流動阻力越小。

七、循環(huán)壓力損失與環(huán)空壓耗當(dāng)前16頁，總共30頁。

1、抽汲壓力就是由于上提鉆柱而使井底壓力減小的壓力，其數(shù)值就是阻撓鉆井液向下流動的流動阻力值。根據(jù)計算可知，一般情況下抽汲壓力當(dāng)量鉆井液密度為0.03～0.13g/cm3，國外要求把抽汲壓力當(dāng)量鉆井液密度減小到0.036g/cm3左右。2、激動壓力是由于下放鉆柱而使井底壓力增加的壓力，其數(shù)值就是阻撓鉆井液向上流動的流動阻力值。

八、激動壓力和抽汲壓力當(dāng)前17頁，總共30頁。

3、影響因素激動壓力和抽汲壓力主要受以下因素影響：1）管柱結(jié)構(gòu)、尺寸以及管柱在井內(nèi)的實際長度；2）井身結(jié)構(gòu)與井眼直徑；3）起下鉆速度；4）鉆井液密度、粘度、靜切力；5）鉆頭或扶正器泥包程度。

八、激動壓力和抽汲壓力當(dāng)前18頁，總共30頁。井底壓力就是指地面和井內(nèi)各種壓力作用在井底的總壓力。六種不同工況下：1、靜止?fàn)顟B(tài)，井底壓力=靜液壓力2、正常循環(huán)時，井底壓力=靜液壓力＋環(huán)空壓耗3、節(jié)流循環(huán)時，井底壓力=靜液壓力＋環(huán)空壓力損失＋節(jié)流閥回壓4、起鉆時，井底壓力=靜液壓力－抽汲壓力5、下鉆時，井底壓力=靜液壓力＋激動壓力6、關(guān)井時，井底壓力=靜液壓力＋地面回壓

九、井底壓力當(dāng)前19頁，總共30頁。一是按密度附加，其安全附加值為：油水井：0.05～0.10g/cm3氣井：0.07～0.15g/cm3二是按壓力附加，其安全附加值為：油水井：1.5～3.5MPa氣井：3.0～5.0MPa

十、安全附加值當(dāng)前20頁，總共30頁。

井底壓力與地層壓力之差稱為壓差。按此方法可將井眼壓力狀況分為過平衡、欠平衡和平衡三種情況。

十一、壓差當(dāng)前21頁，總共30頁。互動交流通過交流互動，了解學(xué)員對以上教學(xué)內(nèi)容的掌握程度，對普遍問題、重點難點問題需加以強(qiáng)化，進(jìn)行“再次教學(xué)”。當(dāng)前22頁，總共30頁。小結(jié)1、靜液壓力和靜液壓力梯度的定義2、靜液壓力的計算3、地層壓力的定義4、地層壓力的表示方法5、地層破裂壓力的定義6、激動壓力和抽汲壓力7、井底壓力8、鉆井液密度安全附加值當(dāng)前23頁，總共30頁。練習(xí)題一、單項選擇題（每題4個選項，只有1個是正確的，將正確的選項號填入括號內(nèi)）1、壓力梯度是指()壓力的增加值。A、某一深度 B、套管鞋深度 C、單位井深 D、單位垂直深度2、計算鉆井液的靜液壓力時，井深數(shù)值必須依據(jù)()。A、鉆柱長度 B、測量井深 C、垂直井深 D、設(shè)計井深3、地層壓力當(dāng)量鉆井液密度是指把()折算成鉆井液密度。A、地層破裂壓力 B、循環(huán)壓力 C、地層壓力 D、回壓4、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，計算井底壓力當(dāng)量鉆井液密度()g/cm3。A、1.30 B、1.24 C、1.18 D、0.064當(dāng)前24頁，總共30頁。練習(xí)題一、單項選擇題（每題4個選項，只有1個是正確的，將正確的選項號填入括號內(nèi)）5、地層壓力是確定鉆井液（）的依據(jù)。A、密度 B、粘度 C、失水 D、切力6、正常壓力地層中隨著井深的增加，地層壓力梯度（）。A、增大 B、不變 C、減小 D、不確定7、地層破裂壓力一般隨著井深的增加而()。A、不變 B、減小 C、增大 D、不確定8、地層破裂壓力是確定()的重要依據(jù)之一。A、地層壓力 B、抽吸壓力 C、坍塌壓力 D、最大允許關(guān)井套管壓力9、鉆井過程中，配制合理的鉆井液（），平衡地層坍塌壓力，防止地層失穩(wěn)。A、密度 B、粘度 C、含砂 D、失水當(dāng)前25頁，總共30頁。練習(xí)題一、單項選擇題（每題4個選項，只有1個是正確的，將正確的選項號填入括號內(nèi)）10、地層坍塌壓力指的是液柱壓力由大向小到一定程度時井壁巖石發(fā)生剪切破壞造成井眼坍塌時的（）。A、地層壓力 B、基巖應(yīng)力 C、液柱壓力 D、地面壓力11、地層漏失壓力是指某一深度的地層產(chǎn)生（）時的壓力。A、地層破裂 B、鉆井液漏失 C、巖石變形 D、地層坍塌12、大部分的壓力損失發(fā)生在鉆柱里和（）。A、水眼處 B、地面管匯 C、環(huán)空內(nèi) D、出口處13、壓力損失的大小取決于鉆柱長度、鉆井液密度和（）、切力、排量及流通面積。A、鉆井液粘度 B、鉆井液含砂量 C、泵的功率 D、鉆井液失水14、在鉆井作業(yè)中，井底壓力最小的工況是()。A、鉆進(jìn) B、起鉆 C、下鉆 D、空井當(dāng)前26頁，總共30頁。練習(xí)題二、多項選擇題（每題4個選項，將正確的選項號填入括號內(nèi)）1、靜液壓力的大小取決于流體的（）。A、密度 B、高度 C、橫截面積 D、體積2、當(dāng)量鉆井液密度與()。A、實際井深成反比 B、垂直井深成正比C、該點所受各種壓力之和成正比 D、該點所受各種壓力之和成反比3、地層壓力的表示方法有（）。A、用壓力的單位表示B、用壓力梯度表示C、用當(dāng)量鉆井液密度表示D、用壓力系數(shù)表示當(dāng)前27頁，總共30頁。練習(xí)題二、多項選擇題（每題4個選項，將正確的選項號填入括號內(nèi)）4、在做地層破裂壓力試驗時，在（）的共同作用下，使地層發(fā)生破裂產(chǎn)生漏失而計算求得地層破裂壓力當(dāng)量密度。A、套管鞋以上鉆井液的靜液壓力 B、地面回壓C、環(huán)空壓耗 D、地層壓力5、對于正常壓力的（）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(yè)危害很大。A、高滲透性砂巖B、裂縫性地層C、斷層破碎帶D、不整合面6、循環(huán)壓力損失的大小取決于（）等因素。A、鉆井液密度 B、鉆井液粘度C、排量 D、流通面積當(dāng)前28頁，總共30頁。練習(xí)題二、多項選擇題（每題4個選項，將正確的選項號填入括號內(nèi)）7、能夠產(chǎn)生激動壓力的工況是()。A、起鉆 B、下鉆 C、空井 D、下套管8、激動壓力和抽汲壓力主要受（）等因素影響。A、管柱結(jié)構(gòu)、尺寸以及管柱在井內(nèi)的實際長度B、井身結(jié)構(gòu)與井眼直徑C、起下鉆速度D、鉆井液密度、粘度、靜切力9、影響井底壓力的因素有()。A、靜液壓力 B、地面回壓 C、環(huán)空壓耗 D、地層壓力10、具體選擇鉆井液安全附加值時，應(yīng)根據(jù)實際情況綜合考慮（）與井控裝置配套情況等因素，在規(guī)定范圍內(nèi)合理選擇。A、地層壓力預(yù)測精度