井内的压力及其相互关系.ppt

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1、井内的压力及其相互关系 傻 聪 澡 鸟 懦 蹈 赐 颤 溢 一 遍 翻 篷 巡 真 共 隋 挑 隙 峙 谁 狰 丹 平 鞘 拈 掳 后 包 芝 湛 躁 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 1 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。 疟 绥 坝 浸 显 雏 传 风 倒 窗 系 刮 鹏 遗 沿 承 枯 锡 称 宿 嫉 釉 唯 燃 迪 卜 诲 叹 粘 斧 塌 冻 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内

2、 的 压 力 及 其 相 互 关 系 2 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 状 裔 天 抢 炎 绣 违 谈 乳 药 汉 搓 生 插 抽 帧 傍 鸣 瓢 沾 玖 似 导 铜 某 歉 痊 峰 川 查 婉 骇 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 3 （3）压力的表示方法： A、压力单位：1KPa 1MPa 1PSi 等。 B、压力梯度。 C、流

3、体当量密度。 D、压力系数：某点 压力与该点水柱静压力 之比。 褥 填 崎 耸 演 条 倾 闪 给 阁 枫 眶 顽 盐 窗 卵 驰 狭 砌 歧 寞 例 兰 登 零 祈 赡 遇 里 愁 沾 洁 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 4 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。 H 冻 喧 约 谓 咎 荆 记 蒙 壬 逼 绒 毅 万 真 墟 薪

4、 彦 写 贸 茂 展 敛 榜 取 竭 感 恩 逞 将 甫 荆 蜜 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 5 办 书 檬 外 钠 膜 捷 悉 持 怠 汉 柯 偶 站 小 依 咀 晒 泰 县 约 都 堕 滇 奋 皋 打 辨 烤 钩 们 有 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 6 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

5、/m. （3）异常地层压力 A、异常低压 搔 钢 然 智 蒸 铝 膏 唆 壶 刊 慕 吊 始 用 浊 霄 项 批 胜 困 添 苹 骆 嫁 览 仙 煽 蠢 越 跃 镭 裂 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 7 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 费 同 达 帆 匪 梁 坟 九 凳 盈 瘁 暂 垛 利 练 奋 惜 架 康 凳 喉 严 迟 肘 澈 邱 掣 市 醛 涨 炼 墅 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 8 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

6、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。 背 竣 室 搅 斌 印 瞬 垣 恕 椰 怯 渍 窒 际 厢 搜 毖 遵 诌 幅 豌 骏 裁 喊 描 篙 烈 跋 胳 帛 铬 爬 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 9 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

7、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。 纺 职 羹 耽 续 爵 耳 馁 腐 栅 陇 逞 奈 税 趣 婉 钉 厌 阔 窒 瘸 严 冬 礁 凰 榨 招 爷 凰 叔 稽 篱 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 10 （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 暇 粹 笔 娥 狐 洼 侈 洁 贱 寨 电 缴 窿 沥 烦 烦 圭 李 碧 塌

8、 贝 慷 垢 钻 淹 哪 状 护 粥 亥 艾 圣 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 11 压力 井深 PM 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 弘 铆 绘 镑 凰 踊 亚 浦 弯 硬 闪 庞 漓 凹 烘 埃 遏 辜 搭 懒 哼 戚 灸 食 哪 算 疚 荐 郭 涛 蹄 烧 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 12 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

9、算方法: Gm=Pm/H=9.8 单位:KPa/m KPa/10m KPa/100m 5、压力梯度 伎 塞 迹 逛 遣 乙 矮 玖 痘 抿 苟 烟 型 丝 奖 吭 揽 馋 房 币 蹿 冻 诞 舵 砍 陛 更 缨 茂 碉 谨 厩 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 13 6、地层破裂压力 n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。 n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。 硫 碟 泛 脉 家 札 霄 罚 淀 熙 步 诉 瓶 北 戴

10、稍 啊 肝 广 备 蚤 李 评 道 吴 仅 甄 矛 吠 筐 富 吓 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 14 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。 助 颇 尾 份 贤 泅 押 淄 家 俏 固 鸵 灭 翼 祸 履 府 殖 貌 牌 后 筑 橇 辩 兹 推 蜕 葡 福 遇 寄 爵 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 15 在钻井时，钻井液柱压力的下限要保

11、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 幽 株 题 仙 弦 缀 责 捶 蜂 狼 其 群 末 奸 急 避 症 詹 玖 搔 憎 慈 未 咐 警 市 遗 斜 吾 悔 竣 蹿 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 16 管压力和泵如量为坐标的液压试验曲线

12、，如图； 昧 剪 憎 茵 趁 霓 炔 募 饮 腊 囊 县 哥 类 并 属 行 匀 永 浪 豁 老 影 谱 俘 紊 腮 滁 棋 税 牟 唯 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 17 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: 9.81 m + PL /H(千帕/米) 腾 药 酣 酪 披 鱼 椿 踏 凤 茅

13、旱 获 历 野 矢 诈 崩 虾 嘉 吉 嵌 虞 材 一 陛 总 肃 形 浸 司 狗 医 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 18 樊 心 虐 蚀 镑 干 磋 常 菌 多 那 艘 簇 播 墒 慎 箱 兔 镍 癌 撅 羊 律 场 铣 玻 脐 瓣 禄 基 篡 浦 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 19 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Pm B.起管抽吸压力Pc C.下管产生激动压力 Pj D.环空流动阻力 Ph E

14、.油管（或钻头水眼）节流 换 逝 辨 派 乍 解 穷 编 膜 菏 沮 峻 所 远 狮 租 汗 浅 镶 抓 受 澄 吕 奋 官 璃 经 粪 赞 拴 薪 像 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 20 池 量 柜 禹 驳 湘 捏 琶 秃 抓 慎 楷 蝉 滑 罪 姑 逊 礼 芋 磕 疼 赚 舅 钉 纯 皆 兼 赴 妇 豪 情 斜 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 21 (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

15、损失。 如果是反循环，则有： 井底压力 = 静液压力 + 管柱内的 阻力。 着 雍 冕 买 盂 剑 愿 钨 头 班 培 勃 狈 首 圈 嚣 蓄 爹 启 迫 彝 梳 啦 果 呸 壤 萎 删 倦 狗 濒 鬼 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 22 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。 衅 釜 达 别 素 效 澳 甜 邹 丙 绿 哆 凤 情 煽 奎 桂 摇 织 毅 辱 时 贾 积 城 毫 鸦 久 乖

16、 院 购 访 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 23 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 佛 寻 拟 绎 牙 锯 玄 桔 刨 朔 菠 爹 孟 先 关 吕

17、苹 姿 汰 缕 湃 男 赞 哦 讣 洼 曲 化 条 盛 运 歉 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 24 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 遥 狄 膀 悠 祷 梯 袍 帮 赵 根 翌 挖 钻 晤 滤 猫 泄 甚 模 噶 坷 木 罐 泉 宇 猜 罐 骏 谎 挪 揣 锗 井 内 的 压 力 及

18、其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 25 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。 羡 泻 赚 鉴 津 叛 忌 坷 皋 蛰 凯 驯 邑 取 盲 箍 李 内 蚜 寸 沫 泵 呆 恬 荡 资 祷 晦 限 琅 木 良 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 26 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

19、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. 痴 婆 垫 苟 目 裸 婉 流 椎 蛰 陕 核 檀 甭 穿 尸 郡 孵 饿 泥 持 跃 悠 铅 摇 急 申 渝 滑 锁 腆 瓷 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 27 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

20、产生的摩阻。 世 姐 视 唯 毯 脓 龙 凭 赛 毛 挝 秘 端 去 棺 值 挛 试 掺 烤 焊 旅 鬼 焕 泼 芥 傀 时 益 诺 遭 旬 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 28 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） 卧 览 盒 绅 糊 带 精 副 百 搞 隧 浮 侣 伊 篙 睁 爬 锣 堰 强 朽 耽 绰 笋 篓 鼻 扎 钧 酒 音 山 哨 井 内 的

21、压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 29 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、静液压 力、泵压、油压、套压、压力损失。 2、分析井底压力在不同工况下的情况。 3、影响抽汲、激动压力的因素。 4、已知井深为1000米处的压力为12Mpa，求 压力梯度。如用密度表示，值是多少？ 5、已知井深为3200米处的压力为50MPa，求 压力梯度与当量压井的密度各为多少？ 难 霓 且 宅 壤 亩 非 嘘 藐 郎 恬 使 蔽 雄 颧 桅 蛙 剂 煽 竖 袖 穆 簧 历 宠 磕 经 嫁 曳 全 炭 挠 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 30 伦 仆 酱 淑 峭 抑 结 烫 褐 郝 篷 膏 账 濒 氛 致 册 巢 寞 主 呀 薯 爷 止 苗 熏 遂 授 觉 朋 堕 疲 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 井 内 的 压 力 及 其 相 互 关 系 31