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现场地层压力计算公式
1、地层孔隙压力和压力梯度
(1)地层孔隙压力
P
式中,Pp—地层孔隙压力(在正常压实状态下,地层孔隙压力等于静液柱压力),MPa;ρf—地层流体密度,g/cm3;g—重力加速度,9.81m/s2;H—该点到水平面的重直高度(或等于静液柱高度),m。
在陆上井中,H为目的层深度,起始点自转盘方钻杆补心算起,液体密度为钻井液密度ρm,则,
Ph=10?3×
式中,ph—静液柱压力,MPa;ρm—钻井液密度,g/cm3;H—目的层深度,m;g—重力加速度,9.81m/s2。
在海上钻井中,液柱高度起始点自钻井液液面(出口管)高度算起,它与方补心高差约为0.6~3.3m,此高差在浅层地层孔隙压力计算中要引起重视,在深层可忽略不计。
(2)地层孔隙压力梯度
G
式中,Gp—地层孔隙压力梯度,MPa/m;其它单位同上式。
2、上覆岩层压力及上覆岩层压力梯度
(1)上覆岩层压力
P
式中,Po—上覆岩层压力,MPa;H—目的层深度,m;Φ—岩石孔隙度,%;ρ—岩层孔隙流体密度,g/cm3;ρm—岩石骨架密度,g/cm3。
(2)上覆岩层压力梯度
G
式中,Go—上覆岩层压力梯度,MPa/m;Po—上覆岩层压力,MPa;H—深度(高度),m。
(3)压力间关系
P
式中,Po—上覆岩层压力,MPa;Pp—地层孔隙压力,MPa;σz—有效上覆岩层压力(骨架颗粒间压力或垂直的骨架应力),MPa。
3、地层破裂压力和压力梯度
(1)地层破裂压力(伊顿法)
P
式中,Pf—地层破裂压力(为岩石裂缝开裂时的井流体压力),MPa;μ—地层的泊松比;σz—有效上覆岩层压力,MPa;Pp—地层孔隙压力,MPa。
或
P
式中,Pf—地层破裂压力,MPa;Ph—液柱压力,MPa;P试—试验时地层破裂时的立管压力,MPa。
(2)破裂压力当量密度
ρf
式中,ρf—破裂压力当量密度,g/cm3;ρm—试验时所用钻井液密度,g/cm3;PL—试验时地层漏失压力,MPa;H—裸眼段中点井深,m。
(3)地层破裂压力梯度
Gf
式中,Gf—地层破裂压力梯度,MPa/m;Pf—地层破裂压力,MPa。
4、激动压力和抽汲压力计算
(1)层流情况下:
Psw=
(2)紊流情况下:
P
式中,v—环空流速,cm/s;Dp—管子外径,cm;Dh—井眼直径,cm;n—流性指数,无因次;K—稠度系数,达因.sn/cm2;L—管柱长度,cm;ρ—钻井液密度,g/cm3;f—摩阻系数。
5、摩阻系数计算
6、环空流速计算
(1)封闭一关泵情况下(下钻下套管):
下为正,起为负。
(2)封闭、开口一开泵(划眼、活动套管):
(3)开口一开泵(一般起下钻):
式中,vp—钻具平均起下速度,m/s;Dp—钻具外径,m;Dpi—钻具径,m;Dh—井径,m;D泵—泵排量,m3/s;Qi—钻井液进入钻具的量。
7、dc指数方程计算
式中,T—钻时,min/m;N—转盘转速,rpm;W—钻压,KN;D—钻头直径,mm;ρn—正常压力层段地层水密度,g/cm3;ρm—实际使用的钻井液密度,g/cm3。
8、正常趋向线
通过下面的dc和井深之间的线性关系来表示:
式中,y—井深,m;x—dc指数;b—y轴截距;α—斜率;γ—回归相关系数。
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