地层压力公式

1、地层压力公式1静液压力 Pm(1) 静液压力是由静止液柱的重量产生的压力，其大小只取决于液体密度和液柱垂直高度。 在钻井中钻井液环空上返速度较低，动压力可忽略不计，而按静液压力计算钻井液环空液 柱压力。(2) 静液压力 Pm 计算公式：Pm = 0.0098 p mHm (2 1)式中 Pm 静液压力， MPa ；p m 钻井液密度， gcm3 ；Hm 液柱垂直高度， m。(3) 静液压力梯度 Gm 计算公式：Gm = Pm/ Hm = 0.0098 pm (2 2)式中 Gm 静液压力梯度，MPam 。2 地层压力 Pp(1) 地层压力是指地层孔隙中流体具有的压力，也称地层孔隙压力。(2)

2、地层压力 Pp 计算公式：Pp = 0.0098 p pHp (2 3)式中Pp 地层压力， MPa ;p p 地层压力当量密度， g/ cm3 ；Hm 地层垂直高度，m。(3) 地层压力梯度 Gp 计算公式：Gp = Pp / Hp = 0.0098 pp (2 4)式中Gp 静液压力梯度，MPa / m。（2 5）p p= Pp / 0.0098Hm = 102Gp在钻井过程中遇到的地层压力可分为三类：a. 正常地层压力：p p= 1.01.07g / cm3 ;b. 异常高压： p p>1.07g / cm3 ;c. 异常低压：p p<1.0g / cm3。3地层破裂压力 P

3、f地层破裂压力是指某一深度处地层抵抗水力压裂的能力。当达到地层破裂压力时，使地层原 有的裂缝扩大延伸或使无裂缝的地层产生裂缝。从钻井安全方面讲，地层破裂压力越大越 好，地层抗破裂强度就越大，越不容易被压漏，钻井越安全。一般情况下，地层破裂压 力随着井深的增加而增加。所以，上部地层 ( 套管鞋处 ) 的强度最低，易于压漏，最不安全。(1) 地层破裂压力 Pf 计算公式：Pf = 0.0098 p fHf (2 6)式中 Pf 地层破裂压力， MPa;p f 地层破裂压力当量密度，g/ cm3 ;Hf 漏失层垂直高度， m 。(2) 地层破裂压力梯度 Gf 计算公式：Gf = Pf/Hf = 0.

4、0098 p f (2 7)式中 Gf 地层破裂压力梯度， MPa/ m。注意;地层破裂压力是合理进行井身结构设计、制定钻井施工和确定最大关井套压的重要 依据之一。(3) 地层破裂压力试验的工作程序：a.试验前安全准备：当钻至套管鞋以下第一层砂岩时，用水泥车或柱塞泵进行试验，而裸眼长短根据砂岩层的厚度决定；试验前应处理好钻井液性能(尤其是p m)，保证试验时钻井) ；试验开始时缓慢启动泵，以小15L 钻井液，稳压 2min ；作漏失试验液性能均匀、稳定;将上提钻头至套管鞋内。b.地层破裂压力试验：关闭井口( 一般关半封闸板防喷器排量(0 . 661 . 32L / s)向井内泵入钻井液，每泵入

5、曲线。曲线中偏离直线之点的压力PL 则为漏失压力；计算破裂压力当量密度（ p：f）p = fpm 试+ PL / 0.0098Hf （2 8）式中p f 破裂压力当量密度， g / cm3 ;pm试 试验所用钻井液密度，g / cm3 ;PL地层漏失时的井口压力，MPa ;Hf 裸眼段中点井深， m 。二压井数据的计算1. 关井立管压力的确定 关井之初，井底压力小于地层压力，地层流体继续侵入井内，表现为关井立管压力增加。经 一段时间后，关井立管压增加到一定值，井底压力与地层压力平衡。这时地面记录的关 井立管压力才真实反映地层压力。（一般渗透性好地层需要 1015min ），钻具内是否装有止回

6、阀，立管压力求法不同。 钻具中未装止回阀时关井立压的求法 钻具中未装止回阀时，关井立压可以从立管压力表上读得，注意压力的传播时间。 钻具中装有止回阀时关井立压的求法A.已知小排量和对应泵压的求法（循环法）条件：事先进行了低泵速测试，知道小排量循环时的泵压。具体操作：缓慢启动泵适当打开节流阀，循环中使套压等于关井套压保持不变;当排量达到预计排量时，记录此时循环立管压力PT,停泵后关节流阀。因 pt =P d + Pc 故P d = PT Pc B.未进行低泵速测试的求法（蹩压法） 条件：关井条件下，用小排量向井内蹩注钻井液、顶开止回阀的方式求立管压力。具体操作：缓慢启动泵，小排量向井内注入钻井液

7、，当止回阀被顶开、套压由关井套压上升到某一值时停泵，（当套压超过关井套压0.51MPa 时，说明钻具止回阀被顶开。）同时记录套压、立管压力。（由于压力传播滞后，一般控制立压不超过套压）因Pd =Pd1 P a 及 P a = Pal Pa 所以P d =P di （ Pal Pa）。式中：Pa关井套压；P a 井内蹩压;Pa1 停泵时记录的套压；P di 停泵时记录的立压。2. 溢流种类的判别原理：天然气密度小于钻井液密度，环空液柱压力小于钻柱内液柱压力，造成关井套压大 于关井立压。当侵入环空的地层流体数量一定时，地层流体密度越小，环空液柱压力越 小，关井套压与关井立压差值越大。 根据关井压力

8、计算地层流体压力梯度Gw = Gm - (Pa -P d)/hw式中：Gw 地层流体压力梯度；G m 钻井液压力梯度；hw 地层流体在环空所站高度(与溢流量多少有关) 根据 Gw 判断地层流体种类Gw = 0.010.12 兆帕/米，盐水；Gw = 0.00120.0035兆帕/米，天然气；Gw = 0.00350.01兆帕/米，油或混合流体。注意：计算是否精确，取决于溢流量计量、井径知否精确；钻头提离井底较长就没法判断。3. 压井液密度的确定 根据地层压力计算：Pp = 0.0098 p mH + Pd或p mk = 102Pp/H + pe 根据立管压力计算：p mk = p m+ 102

9、Pd/H + pe式中：p mk 压井液密度；p m 原钻井液密度；p e 钻井液密度附加安全值；一般取：油井 p e= 0.050.10克/立方厘米；油井p e= 0.070.15克/立方厘米；Pd 关井立管压力。4. 计算钻柱内外容积及压井液量V= V1 + V2 ； V1 钻柱内容积，V2 钻柱外容积，所需要压井液量取总容积的1.52倍。5. 计算注入压井液时间注满钻柱内容积所需时间，即压井液由地面到达钻头时间。t = V1/60Q ;其中Q压井时所选定的排量，L/s ;(般为正常钻进的1/21/3 )6. 计算压井循环时的立管总压力在压井循环时，需要通过立管压力来控制井底压力。因此，在

10、压井之前须计算出循环时立 管总压力。初始循环立管总压力用加重前的原钻井液和已确定的压井排量循环时的立管总压力。压井循环时，为满足井底 压力与地层压力平衡、钻井液的流动，立管总压力必须克服关井立管压力和系统循环压 力。PTi = Pd + Pci + Pe式中：PTi 初始循环立管总压力；Pci 钻柱内外、喷嘴处流动阻力；Pe 井底附加安全压力，取1.53.5 兆帕。要求得 PTi 值，必须先求得 Pci 值。由于压井排量比正常钻进排量小，所以不能用正常钻进士的 Pci 值。A. 采用“实测法”求系统循环压力。在钻进油气层时候，要求用选定的压井排量或小排量进行循环试验，测得相应的立管压力即为Pc

11、i 值。B. 通过钻井液循环直接测Pci值。具体做法：缓慢启动泵并打开节流阀，控制套压等于关井套压不变，当排量达到压井排量时，记录立管压力，然后停泵、关节流阀、关井。记录的立管压力减去 Pd 就求的 Pci 值。C.近似公式计算法。Pci =( Q/Q1 )2 x P1式中：Q1 溢流前正常排量，升/ 秒；Q压井排量，升 / 秒；P1Q1 正常排量对应的泵压，升/ 秒。2.终了循环立管总压力压井液进入环空后，用以选定的压井排量循环时对应的立管总压力PTf = Pd + Pcf + Pe式中：PTf 终了循环立管压力；Pcf 压井液循环时钻柱内外、喷嘴处流动阻力；在同一循环系统中，系统流动阻力与钻井液密度成正比。因此可以用Pci 值来求 Pcf 值Pcf/Pci = p mk/ pm 推 Pcf =( p mk/ p m x Pci出压井液循环时，随压井液在钻柱中下行