第二章井下各種壓力的概念及相互關(guān)系演示文稿

第二章井下各種壓力的概念及相互關(guān)系演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)優(yōu)選第二章井下各種壓力的概念及相互關(guān)系當(dāng)前第2頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)1、了解各種壓力的概念及其相互關(guān)系教學(xué)內(nèi)容要點(diǎn)

一、定義1、壓力2、靜液壓力3、壓力梯度4、地層壓力5、上覆巖層壓力6、破裂壓力7、井底壓力8、壓差9、壓力損失10、激動(dòng)壓力11、抽汲壓力二、相互關(guān)系

教學(xué)目標(biāo)

當(dāng)前第3頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)1、簡(jiǎn)單壓力計(jì)算2、壓力的相互關(guān)系難點(diǎn)

1、壓力的相互關(guān)系重點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)當(dāng)前第4頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)1、靜液壓力和靜液壓力梯度的定義靜液壓力是由靜止液體的重力產(chǎn)生的壓力。其大小取決于液體的密度和液體的垂直高度，與液柱的橫向尺寸及形狀無(wú)關(guān)。靜液壓力梯度是指每增加單位垂直深度靜液壓力的變化量。

一、靜液壓力當(dāng)前第5頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)

2、靜液壓力的計(jì)算 P=ρgH式中：P--靜液壓力，MPaρ--液體密度，g/cm3g--重力加速度，0.00981H--液柱的垂直高度，m3、靜液壓力梯度的計(jì)算根據(jù)壓力梯度的定義可知，其計(jì)算公式為：G=P/H=ρg式中：G—壓力梯度，kPa/m（MPa/m）P—靜液壓力，kPa（MPa）H—液柱的垂直高度，mρ—液體密度，g/cm3g—重力加速度，9.81（0.00981）一、靜液壓力當(dāng)前第6頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)1、當(dāng)量鉆井液密度的定義當(dāng)量鉆井液密度是指將井內(nèi)某一位置所受各種壓力之和（靜液壓力、回壓、環(huán)空壓力損失等）折算成鉆井液密度，稱為這一點(diǎn)的當(dāng)量鉆井液密度。

二、當(dāng)量鉆井液密度當(dāng)前第7頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)2、壓力系數(shù)：壓力系數(shù)是某點(diǎn)壓力與該點(diǎn)水柱壓力之比，無(wú)因次，其數(shù)值等于該點(diǎn)的當(dāng)量鉆井液密度。

二、當(dāng)量鉆井液密度當(dāng)前第8頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)1、地層壓力的定義地層壓力是指地下巖石孔隙內(nèi)流體的壓力，也稱孔隙壓力。2、地層壓力的表示方法1）用壓力的單位表示。這是一種直接表示法。2）用壓力梯度表示。3）用當(dāng)量鉆井液密度表示。4）用壓力系數(shù)表示。壓力系數(shù)是某點(diǎn)壓力與該點(diǎn)水柱壓力之比，無(wú)因次，其數(shù)值等于該點(diǎn)的當(dāng)量鉆井液密度。

三、地層壓力當(dāng)前第9頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)3、地層壓力的分類(lèi)1）正常地層壓力2）異常高壓3）異常低壓

三、地層壓力當(dāng)前第10頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)

上覆巖層壓力是指某深度以上的地層巖石基質(zhì)和孔隙中流體的總重量對(duì)該深度所形成的壓力。地下巖石平均密度大約為2.16～2.64g/cm3，于是平均上覆巖層壓力梯度大約為22.62kPa/m。上覆巖層壓力與地層壓力的關(guān)系是P0=σ+Pp式中：P0—上覆巖層壓力，MPa；σ—巖石顆粒應(yīng)力，MPa；Pp—孔隙壓力，MPa。

四、上覆巖層壓力當(dāng)前第11頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)上覆巖層壓力、地層壓力和骨架應(yīng)力之間的關(guān)系如圖2—1所示。

四、上覆巖層壓力圖2—1P0，σ和Pp之間的關(guān)系當(dāng)前第12頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)

1、地層破裂壓力的定義地層破裂壓力是指某一深度的地層發(fā)生破碎或裂縫時(shí)所能承受的壓力。破裂壓力一般隨井深增加而增大。

五、地層破裂壓力當(dāng)前第13頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)

地層坍塌壓力是指井眼形成后井壁周?chē)膸r石應(yīng)力集中，當(dāng)井壁周?chē)膸r石所受的切向應(yīng)力和徑向應(yīng)力的差達(dá)到一定數(shù)值后，將形成剪切破壞，造成井眼坍塌，此時(shí)的鉆井液液柱壓力即為地層坍塌壓力。

井徑的變化反映了井壁坍塌壓力的大小，從而可以確定地層的坍塌壓力。

六、地層坍塌壓力當(dāng)前第14頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)

循環(huán)壓力損失是指泵送鉆井液通過(guò)地面高壓管匯、水龍帶、方鉆桿、井下鉆柱、鉆頭噴嘴，經(jīng)環(huán)形空間向上返到地面循環(huán)系統(tǒng)，及其它所經(jīng)過(guò)的物體，因摩擦所引起的壓力損失。在數(shù)值上等于鉆井液循環(huán)泵壓。通常，大部分壓力損失發(fā)生在鉆井液通過(guò)鉆頭噴嘴時(shí)。循環(huán)排量的變化也會(huì)引起泵壓較大的變化。

七、循環(huán)壓力損失與環(huán)空壓耗當(dāng)前第15頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)在鉆井過(guò)程中，鉆井液沿環(huán)空向上流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力損失稱為環(huán)空壓耗。

鉆井液在環(huán)空中上返速度越大、井越深、井眼越不規(guī)則、環(huán)空間隙越小，且鉆井液密度、切力越高，則環(huán)空流動(dòng)阻力越大；反之，則環(huán)空流動(dòng)阻力越小。

七、循環(huán)壓力損失與環(huán)空壓耗當(dāng)前第16頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)

1、抽汲壓力就是由于上提鉆柱而使井底壓力減小的壓力，其數(shù)值就是阻撓鉆井液向下流動(dòng)的流動(dòng)阻力值。根據(jù)計(jì)算可知，一般情況下抽汲壓力當(dāng)量鉆井液密度為0.03～0.13g/cm3，國(guó)外要求把抽汲壓力當(dāng)量鉆井液密度減小到0.036g/cm3左右。2、激動(dòng)壓力是由于下放鉆柱而使井底壓力增加的壓力，其數(shù)值就是阻撓鉆井液向上流動(dòng)的流動(dòng)阻力值。

八、激動(dòng)壓力和抽汲壓力當(dāng)前第17頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)

3、影響因素激動(dòng)壓力和抽汲壓力主要受以下因素影響：1）管柱結(jié)構(gòu)、尺寸以及管柱在井內(nèi)的實(shí)際長(zhǎng)度；2）井身結(jié)構(gòu)與井眼直徑；3）起下鉆速度；4）鉆井液密度、粘度、靜切力；5）鉆頭或扶正器泥包程度。

八、激動(dòng)壓力和抽汲壓力當(dāng)前第18頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)井底壓力就是指地面和井內(nèi)各種壓力作用在井底的總壓力。六種不同工況下：1、靜止?fàn)顟B(tài)，井底壓力=靜液壓力2、正常循環(huán)時(shí)，井底壓力=靜液壓力＋環(huán)空壓耗3、節(jié)流循環(huán)時(shí)，井底壓力=靜液壓力＋環(huán)空壓力損失＋節(jié)流閥回壓4、起鉆時(shí)，井底壓力=靜液壓力－抽汲壓力5、下鉆時(shí)，井底壓力=靜液壓力＋激動(dòng)壓力6、關(guān)井時(shí)，井底壓力=靜液壓力＋地面回壓

九、井底壓力當(dāng)前第19頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)一是按密度附加，其安全附加值為：油水井：0.05～0.10g/cm3氣井：0.07～0.15g/cm3二是按壓力附加，其安全附加值為：油水井：1.5～3.5MPa氣井：3.0～5.0MPa

十、安全附加值當(dāng)前第20頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)

井底壓力與地層壓力之差稱為壓差。按此方法可將井眼壓力狀況分為過(guò)平衡、欠平衡和平衡三種情況。

十一、壓差當(dāng)前第21頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)互動(dòng)交流通過(guò)交流互動(dòng)，了解學(xué)員對(duì)以上教學(xué)內(nèi)容的掌握程度，對(duì)普遍問(wèn)題、重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題需加以強(qiáng)化，進(jìn)行“再次教學(xué)”。當(dāng)前第22頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)小結(jié)1、靜液壓力和靜液壓力梯度的定義2、靜液壓力的計(jì)算3、地層壓力的定義4、地層壓力的表示方法5、地層破裂壓力的定義6、激動(dòng)壓力和抽汲壓力7、井底壓力8、鉆井液密度安全附加值當(dāng)前第23頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)練習(xí)題一、單項(xiàng)選擇題（每題4個(gè)選項(xiàng)，只有1個(gè)是正確的，將正確的選項(xiàng)號(hào)填入括號(hào)內(nèi)）1、壓力梯度是指()壓力的增加值。A、某一深度 B、套管鞋深度 C、單位井深 D、單位垂直深度2、計(jì)算鉆井液的靜液壓力時(shí)，井深數(shù)值必須依據(jù)()。A、鉆柱長(zhǎng)度 B、測(cè)量井深 C、垂直井深 D、設(shè)計(jì)井深3、地層壓力當(dāng)量鉆井液密度是指把()折算成鉆井液密度。A、地層破裂壓力 B、循環(huán)壓力 C、地層壓力 D、回壓4、井深2800m，鉆井液密度1.24g/cm3，下鉆時(shí)存在一個(gè)1.76MPa的激動(dòng)壓力作用于井底，計(jì)算井底壓力當(dāng)量鉆井液密度()g/cm3。A、1.30 B、1.24 C、1.18 D、0.064當(dāng)前第24頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)練習(xí)題一、單項(xiàng)選擇題（每題4個(gè)選項(xiàng)，只有1個(gè)是正確的，將正確的選項(xiàng)號(hào)填入括號(hào)內(nèi)）5、地層壓力是確定鉆井液（）的依據(jù)。A、密度 B、粘度 C、失水 D、切力6、正常壓力地層中隨著井深的增加，地層壓力梯度（）。A、增大 B、不變 C、減小 D、不確定7、地層破裂壓力一般隨著井深的增加而()。A、不變 B、減小 C、增大 D、不確定8、地層破裂壓力是確定()的重要依據(jù)之一。A、地層壓力 B、抽吸壓力 C、坍塌壓力 D、最大允許關(guān)井套管壓力9、鉆井過(guò)程中，配制合理的鉆井液（），平衡地層坍塌壓力，防止地層失穩(wěn)。A、密度 B、粘度 C、含砂 D、失水當(dāng)前第25頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)練習(xí)題一、單項(xiàng)選擇題（每題4個(gè)選項(xiàng)，只有1個(gè)是正確的，將正確的選項(xiàng)號(hào)填入括號(hào)內(nèi)）10、地層坍塌壓力指的是液柱壓力由大向小到一定程度時(shí)井壁巖石發(fā)生剪切破壞造成井眼坍塌時(shí)的（）。A、地層壓力 B、基巖應(yīng)力 C、液柱壓力 D、地面壓力11、地層漏失壓力是指某一深度的地層產(chǎn)生（）時(shí)的壓力。A、地層破裂 B、鉆井液漏失 C、巖石變形 D、地層坍塌12、大部分的壓力損失發(fā)生在鉆柱里和（）。A、水眼處 B、地面管匯 C、環(huán)空內(nèi) D、出口處13、壓力損失的大小取決于鉆柱長(zhǎng)度、鉆井液密度和（）、切力、排量及流通面積。A、鉆井液粘度 B、鉆井液含砂量 C、泵的功率 D、鉆井液失水14、在鉆井作業(yè)中，井底壓力最小的工況是()。A、鉆進(jìn) B、起鉆 C、下鉆 D、空井當(dāng)前第26頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)練習(xí)題二、多項(xiàng)選擇題（每題4個(gè)選項(xiàng)，將正確的選項(xiàng)號(hào)填入括號(hào)內(nèi)）1、靜液壓力的大小取決于流體的（）。A、密度 B、高度 C、橫截面積 D、體積2、當(dāng)量鉆井液密度與()。A、實(shí)際井深成反比 B、垂直井深成正比C、該點(diǎn)所受各種壓力之和成正比 D、該點(diǎn)所受各種壓力之和成反比3、地層壓力的表示方法有（）。A、用壓力的單位表示B、用壓力梯度表示C、用當(dāng)量鉆井液密度表示D、用壓力系數(shù)表示當(dāng)前第27頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)練習(xí)題二、多項(xiàng)選擇題（每題4個(gè)選項(xiàng)，將正確的選項(xiàng)號(hào)填入括號(hào)內(nèi)）4、在做地層破裂壓力試驗(yàn)時(shí)，在（）的共同作用下，使地層發(fā)生破裂產(chǎn)生漏失而計(jì)算求得地層破裂壓力當(dāng)量密度。A、套管鞋以上鉆井液的靜液壓力 B、地面回壓C、環(huán)空壓耗 D、地層壓力5、對(duì)于正常壓力的（）等處，往往地層漏失壓力比破裂壓力小得多，而且對(duì)鉆井安全作業(yè)危害很大。A、高滲透性砂巖B、裂縫性地層C、斷層破碎帶D、不整合面6、循環(huán)壓力損失的大小取決于（）等因素。A、鉆井液密度 B、鉆井液粘度C、排量 D、流通面積當(dāng)前第28頁(yè)\共有30頁(yè)\編于星期三\9點(diǎn)練習(xí)題二、多項(xiàng)選擇題（每題4個(gè)選項(xiàng)，將正確的選項(xiàng)號(hào)填入括號(hào)內(nèi)）7、能夠產(chǎn)生激動(dòng)壓力的工況是()。A、起鉆 B、下鉆 C、空井 D、下套管8、激動(dòng)壓力和抽汲壓力主要受（）等因素影響。A、管柱結(jié)構(gòu)、尺寸以及管柱在井內(nèi)的實(shí)際長(zhǎng)度B、井身結(jié)構(gòu)與井眼直徑C、起下鉆速度D、鉆井液密度、粘度、靜切力9、影響井底壓力的因素有()。A、靜液壓力 B、地面回壓 C、環(huán)空壓耗 D、地層壓力10、具體選擇鉆井液安全附加值時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮（）與井控裝置配套情況等因素，在規(guī)定范圍內(nèi)合理選擇。A、地層壓力預(yù)測(cè)精度B、地