第四章油气井压力控制.ppt

第四章 地层压力检测与压力控制 第一节 地下压力特性 一、地下各种压力的概念 （一）静液压力（hydrostatic pressure） 静液压力 由液柱自身的重力所引起的压力,其大小与液 体的密度与液柱的垂直高度或深度。 Ph=0.00981ρH (1-1) 式中: Ph— 静液压力，Mpa； ρ— 液体密度,g/cm3； H — 液柱垂直高度，m。 压力梯度 单位高度或单位深度的液柱压力称为压力梯度。 表示液柱压力随深度或高度变化的幅度。 Gh ＝ Ph / H＝0.00981ρ （1-2） 静液压力梯度的大小与液体中溶解的矿物或气体的浓关。 油气钻井所遇到的地层水一般有两类： 淡水/淡盐水 0.00981MPa/m 盐水 0.0105MPa/m 在石油工业中，地下压力的单位也常用当量密度表示。 (当量密度 平衡地层某处的地层孔隙压力所需的钻井液柱的密度。当量密度亦称等效密度。) 地层某处的静液压力若用当量密度表示，则 ρh= Ph / (0.00981H) 地下压力有三种表示方法： Ph、 Gh 、ρh （二）上覆岩层压力（Overburden pressur） 上覆岩层压力 地层某处的上覆岩层压力是该处以上的岩 石基质和 岩石孔隙中流体的总重力所产生的压力。 式中：P0 —上覆岩层压力，MPa； H — 地层垂直深度,m； φ—岩石孔隙度，%； ρma— 岩石骨架密度，g/cm3； ρ—孔隙中流体密度，g/cm3；ρ0—地层密度， g/cm3。 上覆岩层压力梯度 上覆岩层压力随深度增加而增大。 沉积岩的平均密度大约为2.5克/厘3，上覆岩层压力梯度一般为0.0227兆帕/米。 在实际钻井过程中，以钻台作为上覆岩层压力的基准面。 （三）地层压力（formation pressue） 地层压力 指岩石孔隙中的流体所具有的压力，亦称地层 孔隙压力（formation pore pressue），用pp 表示。 　正常地层压力 正常地层压力等于从地表到地下某处的连续地层水的 静 液压力。 (若地层水为淡水，则正常地层压力梯度为0.00981兆帕/米。 若地层水为盐水，则正常地层压力梯度随地层水的含盐量的大小 而变化， 一般为0.0105兆帕/米。石油钻井中遇到的地层水多数为 盐水。) 异常地层压力 地层压力大于或小于正常地层压力。 异常高压 超过正常地层静液压力的地层压力(Pp Ph)称为异常高压。 异常低压 低于正常地层静液压力的地层压力(Pp Ph)称为异低压。。 　 （四）基岩应力（matrix stress） 由岩石颗粒间相互接触支撑的那一部分上覆岩层压力，称为基岩应力。亦称有效上覆岩层压力、骨架应力或颗粒间压力，用σ表示。 以上所述地下各种压力之间的关系可用式(1―5）和图(1―1)说明。 （五）异常地层压力的成因 正常地层压力 连续地层水的静液压力，即 Pp = Ph 。 异常地层压力 异常低压和异常高压统称为异常地层压力（abnormal pressure）。 1． 异常低压（abnormal low pressure） 压力梯度小于9.81kPa／m（即正常地层压力梯度）的是异常低压。 产生异常低压的原因 (1) 生产多年而又没有压力补充的枯竭油气层。 (2) 地下水位很低。 2．异常高压（abnormal h