井内的压力及其相互关系

1,井内的压力及其相互关系,2,井内的压力及其相互关系了解压力概念对于了解井控和防止井喷是很重要的；大多数井控的基本概念多包括压力概念，启动防喷设备要用压力，压力还用于修井机上大多数标准的检测设备中。,3,1、压力(1)定义：单位面积上所受的垂直的力。（2）单位:1帕斯卡=1牛顿/平方米。1兆帕=1000000帕斯卡。1兆帕=1000千帕=10个大气压。(1磅/平方英寸=0.0069兆帕)1MPa=10.194Kgf/cm2,4,（3）压力的表示方法：A、压力单位：1KPa1MPa1PSi等。B、压力梯度。C、流体当量密度。D、压力系数：某点压力与该点水柱静压力之比。,5,2、静液（柱）压力Pm（1）定义:静止液体本身重量造成的压力。（2）计算公式:Pm=9.8H式中:Pm_静液压力,Kpa_液体的密度,克/毫升H_液体(柱)的垂直高度,米注:静液压力的大小只和垂直高度及液体密度有关,与截面面积无关。,6,7,3、地层压力,（1）定义:指岩石孔隙中,流体所具有的压力。(或者说地下岩石孔隙内流体的压力)（2）正常地层压力:从地表到某一深度地层,地层水本身重量所造成的压力.注:一般正常地层压力梯度为9.810.496KPa/m.（3）异常地层压力A、异常低压,8,压力,井深,砂岩层的正常压力和异常压力正常压力；异常压力,9,然而,在实践中,经常遇到实际地层压力低于静液压力,我们称为异常低压。异常低压的压力梯度小于9.81(或10.5)千帕/米，甚至有的只有静液压力梯度的一半。原因主要有四：一是生产多年的衰竭油气层；二是大量生产而没有充分注水补偿的油气产层；三是同一水动力系统的地层露头低于井口；四是地下水位低，等等。,10,B、异常高压在钻井实践中,经常遇到实际地层压力高于静液压力,我们称为异常高压。异常高压的压力梯度大于9.81(或10.5)千帕/米。异常高压地层在全世界广泛存在着。正常静液压力的地质环境可以看作一个水力学的“开启”地层；也就是可渗透的，流体连通地层。,11,（1）定义:指某一深度岩层以上的岩石和空隙中流体总重量对该岩层所造成的压力.（2）骨架应力上覆岩层压力=骨架应力+流体压力,4、上覆岩层压力,12,压力,井深,P,M,o,上覆岩层压力与地层孔隙压力的关系o=M+P式中o上覆岩层压力M基体岩石重量P地层孔隙压力,13,1）定义：每增加单位垂直高度(或深度)压力的变化值。注:单位高度可以是米,10米,100米等。2）计算方法:Gm=Pm/H=9.8单位:KPa/mKPa/10mKPa/100m,5、压力梯度,14,6、地层破裂压力地层破裂压力是指某一深度地层发生破碎和裂缝时所能承受的压力。或者说井中在一定深度出露的地层，承受压力的能力是有限的。当压力达到某一值时会使地层破裂，这个压力我们称为这个地层的破裂压力。,15,我们把每单位深度增加的破裂压力值叫做地层破裂压力梯度。破裂压力梯度一般随井深增加而增大。深水底部的岩层就较松，其破裂梯度可能是很小的，因此在很小的压力下，地层就会发生破裂。,16,在钻井时，钻井液柱压力的下限要保持与地层压力相平衡，即不污染油气层，又能提高钻速，实现压力控制。而其上限则不应超过地层的破裂压力以避免压裂地层造成井漏。尤其是地层压力差别较大的裸眼井段，如设计不当会造成先漏后喷的事故。液压试验的方法如下：A关闭环形空间；B以大约0.81.32升/秒的速度缓慢地启动泵；C记录各个时间的泵如量和相应的立管压力值；D作出以立,17,管压力和泵如量为坐标的液压试验曲线，如图；,18,从图中确定如下各值:图中漏失压力PL，即开始偏离直线之点的压力，其后压力仍上升；Pf开裂压力，压力最大值之点，过后压力下降；传播压力，Pr，压力趋于平缓之点。E确定不应超过的泥浆密度：试验泥浆密度+漏失压力PL/9.81H(克/立方厘米)F可求得地层破裂压力梯度:9.81m+PL/H(千帕/米),19,20,7、井底压力,（1）定义:指地面和井内各种压力作用在井底的总压力。（2）井内主要包括的力A.修井液静液柱压力PmB.起管抽吸压力PcC.下管产生激动压力PjD.环空流动阻力PhE.油管（或钻头水眼）节流,21,22,(3)不同情况下井底压力的变化1）静止：井底压力=静液压力2）正常循环：井底压力=环形空间静液压力+环形空间压力损失。如果是反循环，则有：井底压力=静液压力+管柱内的阻力。,23,3)起管：井底压力=静液压力抽汲压力。如果不及时灌修井液，则有：井底压力=静液压力抽吸压力因液面降减小的压力。4)下管：井底压力=静液压力+激动压力。,24,5）冲砂、钻塞时：井底压力=静液压力+环形空间阻力+因岩屑或砂粒在修井液中产生的附加压力+向下送管的激动压力。6）循环出气涌时：井底压力=静液压力+环形空间阻力+节流阀压力；7）溢流关井时：井底压力=液柱压力+井口回压或者：井底压力=环形空间液柱压力+套压=管柱内液柱压力+油压；当井内有气侵时：井底压力=环形空间液柱压力+井口回压+气侵附加压力,25,8）用旋转防喷器循环修井液时：（1）正循环时：井底压力=环形空间液柱压力+环形空间阻力+旋转防喷器回压井底压力=油管液柱压力+井口回压（2）反循环时：井底压力=油管液柱压力+油管内的摩擦阻力+旋转防喷器回压井底压力=环形空间液柱压力+井口回压,26,9、空井时：井底压力=静液压力。从以上几种情况来看，起管柱时，其它情况相同时，井底压力最小，发生井喷的可能性较大；尤其是起管柱且不及时向井内灌修井液的情况最为危险。,27,8、压差,（1）定义:压差是指井底压力与地层压力之差.（2）A、当井底压力大于地层压力时,压差为正,称之为超平衡.B、当井底压力等于地层压力时,压差为零,称为平衡.C、当井底压力小于地层压力时,压差为负,称为欠平衡.,28,9、油压套压泵压,（1）油压:油气从井底流到井口后的剩余压力。注:钻井上称为立管压力。（2）套压:油管、套(或裸眼井壁)环空内，油、气在井口的剩余压力。（3）泵压：是克服井循环系统中摩擦损失所需压力，就是指地面管汇、钻杆、环空、节流管汇（钻头水眼节流）等产生的摩阻。,29,影响抽吸、激动压力的因素,10.,（1）起下管柱的速度。（2）修井液的粘度、切力、密度等。(性能）（3）油管的内径、油管、套（或裸眼井）环空的间隙。（4）油管、钻头等的节流情况。（内径）（5）惯性力。（管柱的长度）,30,复习思考题,1、名词解释：压力、地层压力、地层破裂压力、井底压力地层压力梯度、地层破裂压力梯度、静液