钻井工程地质条件压力学习教案

1、会计学1第一页，共25页。iioiioioDDDpG00981. 0（1-6）第1页/共25页第二页，共25页。为异常低压。为异常低压。第2页/共25页第三页，共25页。骨架应力或颗粒间压力，用骨架应力或颗粒间压力，用表示。表示。(1-7) (1-7) poPP第3页/共25页第四页，共25页。（五）地下各种（五）地下各种( zhn)( zhn)压力的关系压力的关系 上覆岩层压力由岩石骨架上覆岩层压力由岩石骨架和孔隙中的流体共同承担，和孔隙中的流体共同承担，因此上覆岩层压力、地层压因此上覆岩层压力、地层压力和基岩应力力和基岩应力(yngl)之间存之间存在以下关系：在以下关系： 当当po一定时，

2、一定时，减小，减小，pp增大，增大， 0，pp po。所以，地层的孔隙压力增大所以，地层的孔隙压力增大，基岩应力，基岩应力(yngl)必然减小必然减小。popp第4页/共25页第五页，共25页。第5页/共25页第六页，共25页。建立起静液压力条件。建立起静液压力条件。在地层被不渗透的围栅包围，流体被圈闭在地在地层被不渗透的围栅包围，流体被圈闭在地层的孔隙空间内不能自由层的孔隙空间内不能自由流通（称之为水力学封闭系统）的条件下，随着地流通（称之为水力学封闭系统）的条件下，随着地层的不断沉积，上覆岩层层的不断沉积，上覆岩层压力逐渐增大，而圈闭在地层孔隙内的流体排不出压力逐渐增大，而圈闭在地层孔隙内

3、的流体排不出去，必然承受部分上覆岩去，必然承受部分上覆岩层重力。结果是地层流体压力升高，地层得不到正层重力。结果是地层流体压力升高，地层得不到正常压实，孔隙度相对增大，常压实，孔隙度相对增大，岩石密度相对减小，基岩应力相对降低。这种作用岩石密度相对减小，基岩应力相对降低。这种作用称为欠压实作用。称为欠压实作用。第6页/共25页第七页，共25页。 第一节第一节 地下压力地下压力(yl)特性特性正常(zhngchng)地层压力的形成异常高压(goy)的形成第7页/共25页第八页，共25页。第8页/共25页第九页，共25页。声波（纵波）在单位距离地层声波（纵波）在单位距离地层内的传播时间称为声波时差

4、。内的传播时间称为声波时差。式中：式中：tt声波时差；声波时差； 岩 层 密 度 ，岩 层 密 度 ，=f()=f()； E E 岩石的弹性模量；岩石的弹性模量； 岩石的泊松比。岩石的泊松比。对于一定的岩性（泥页岩），对于一定的岩性（泥页岩），tf()tf()。)1 (3)1 (Et（1-8）第9页/共25页第十页，共25页。tttmfmt（1-9）cDe0（1-10）ttttmfm00（1-11）cDmmetttt)(0（1-12）第10页/共25页第十一页，共25页。然偏离正常压力趋势线。据此可然偏离正常压力趋势线。据此可预测预测异常高压，并可根据偏离程度的异常高压，并可根据偏离程度的大小

5、大小定量计算地层压力。定量计算地层压力。第11页/共25页第十二页，共25页。3. 地层压力的计算地层压力的计算常用方法：经验常用方法：经验(jngyn)图版法、当量深度法图版法、当量深度法ntt当量(dngling)密度g/cm3当量密度：某深度地层压力用等高液柱压力等效时相当的液体密度。第12页/共25页第十三页，共25页。Dppp00981. 0第13页/共25页第十四页，共25页。面积流体重力基岩重力 poDodDD0)(00981. 0poPP上节小结上节小结(xioji)第14页/共25页第十五页，共25页。)/log()/log(dVbpcWnd （114）dVbpcWnd068

6、4.0log0547.0log（115） 在正常地层压力条件下，若岩性和钻井条件不变，机械钻速随井深增加而减小，则d指数随井深增加而增大。钻遇异常高压层，由于地层欠压实，机械钻速增大，d指数则相对(xingdu)减小。据此可评价地层压力。第15页/共25页第十六页，共25页。dncdd（116） 在正常压力层段，若岩性和钻井条件不变，机械钻速随井深增加而减小，则dc指数随井深增加而增大。在半对数坐标中，dc指数与井深呈线性关系，称之为正常压力趋势线。 当钻遇异常高压(goy)层，由于地层欠压实，机械钻速增大，dc指数则相对减小，偏离正常趋势线。根据偏离程度可计算出地层压力。第16页/共25页第

7、十七页，共25页。3. 地层压力的计算方法地层压力的计算方法 经验图版法、经验公式经验图版法、经验公式(gngsh)法、当量（等效）深度法法、当量（等效）深度法（1）经验公式）经验公式(gngsh)法法 ddcacnnp（117）（2）等效深度法）等效深度法 等效深度：若深度为等效深度：若深度为D的异常压的异常压力地层与正常力地层与正常(zhngchng)压力段的压力段的某一深度某一深度De处的地层具有相等的处的地层具有相等的dc指指数，则可以认为两处地层的压实程度数，则可以认为两处地层的压实程度相同，基岩应力相等，即：若相同，基岩应力相等，即：若dc(D)=dc(De)，则，则(D)= (D

8、e)。 De处：处：po(De)=(De)+pp(De) D处：处： po(D)= (De)+pp(D) pp(D)= po(D) po(De)+ pp(De) =GOD （GO Gpn)De （1-18）De第17页/共25页第十八页，共25页。第18页/共25页第十九页，共25页。三、地层破裂压力（三、地层破裂压力（ fracture pressure fracture pressure）1.1.井眼周围岩石的受力状态井眼周围岩石的受力状态（1 1）上覆岩层压力）上覆岩层压力popo（2 2）地层孔隙压力）地层孔隙压力pppp（3 3）水平地应力）水平地应力（4 4）钻井液液柱压力）钻井液

9、液柱压力phph有效地应力（岩石骨架应力）：有效地应力（岩石骨架应力）：有效垂直有效垂直(chuzh)(chuzh)地应力（基岩应力）地应力（基岩应力） 1=po 1=popppp有效水平地应力有效水平地应力 第一节第一节 地下压力地下压力(yl)特性特性（1-19）)(1()(1(1312pppp113322ph第19页/共25页第二十页，共25页。ph3322pppp裂缝张开(zhn ki)方向地层开裂条件地层开裂条件 Phpp+ 3321第20页/共25页第二十一页，共25页。 第一节第一节 地下地下(dxi)压力特性压力特性)(0pipfppKpp（1-21）)(2/ 13/ 1 (0ppfpppp（1-20）第21页/共25页第二十二页，共25页。 第一节第一节 地下地下(dxi)压力特性压力特性123)(10ppfpppp（1-22）tpOSSpfSppKpp)(12(（1-23）3ssK（1-24）式中：，由现场压裂实验数据(sh