地層壓力培訓(xùn)教材

地層壓力培訓(xùn)教材圖2-2鉆井液對油氣層的危害1—固相顆粒；2—水；3—油；4—水；5—油；6—泥質(zhì)吸水膨脹；7—水；8—油保存在地層孔隙內(nèi)的流體(油、氣、水)所具有的壓力稱為地層壓力。在鉆井過程中，當(dāng)鉆至油氣水層后，地層壓力便作用于井底。在充滿鉆井液的井眼中，井底具有以鉆井液液柱為主的井底壓力。井底壓力與地層壓力的差值稱為井底壓差。當(dāng)?shù)貙訅毫Υ笥诰讐毫r，井底壓差為負(fù)壓差，地層孔隙中的流體便會侵入井內(nèi)，發(fā)生井噴事故。當(dāng)井底壓力大于地層壓力時，井底壓差為正壓差，地層孔隙中的流體就不會侵入井內(nèi)。但是，當(dāng)井底正壓差大時，就會產(chǎn)生下列危害。（1）油氣層的縫隙。鉆井液中的粘土等固相顆粒在井底正壓差的作用下，侵入油氣層的孔隙或裂縫之中，阻止或防礙油、氣流出。正壓差越大，鉆井液中的固相顆粒越多，則固相顆粒越易侵入地層孔隙或裂縫之中，堵塞就越嚴(yán)重(見圖2-2)。（2）油、氣流產(chǎn)生“水鎖效應(yīng)”。在井底正壓差的作用下，鉆井液中的自由水就會不斷地向地層縫隙中滲透，在地層縫隙中形成一段水、一段油，(如圖1-1)。由于油—水和氣—水之間有表面張力，油氣要想流入井眼中，就必須克服一段段水的表面張力所形成的阻力，這樣，水就封鎖了油氣流入井內(nèi)的通道，這就是所謂的“水鎖效應(yīng)”。井底正壓差越大，失水量越大，鉆井液浸泡時間越長，地層中的水量就越多，滲入地層中的深度就越大，一般為幾十厘米，有時可達(dá)幾米，甚至數(shù)十米，這就會嚴(yán)重阻礙油氣流入，降低油氣產(chǎn)量。（3）油、氣層中泥質(zhì)吸水膨脹，堵塞油、氣通道。當(dāng)鉆至油氣層，如果油氣層中的粘土等泥質(zhì)成分含量較高，那么在井底正壓差的作用下，鉆井液中的自由水就會進(jìn)入油氣層。油氣層中的泥質(zhì)成分吸水膨脹堵塞油、氣通道，就會降低油、氣產(chǎn)量。井底正壓差越大，浸入油氣層的自由水就會越多，堵塞就越嚴(yán)重。（4）降低機械鉆速。在井底正壓差的作用下，鉆頭破碎的巖屑會被緊緊地壓在井底而不能及時離開，造成鉆頭對巖屑的重復(fù)破碎，從而影響鉆頭破碎巖石的效率，導(dǎo)致機械鉆速下降。井底正壓差越大，機械鉆速越慢。（5）易形成粘附卡鉆。鉆井過程中，由于井眼不可能完全垂直，當(dāng)井下鉆具靜止不動時，鉆柱在井底正壓差的作用下靠向井壁，與井壁泥餅緊密結(jié)合(陷入泥餅中)，如果靜止時間較長，井底正壓差較大就會把鉆柱緊緊地壓在井壁上，從而產(chǎn)生粘附卡鉆。（6）易發(fā)生井漏。在鉆井過程中，如果地層孔隙度大，滲透性好，那么，鉆井液就會在較大的井底正壓差的作用下發(fā)生滲透性漏失。圖2-3正常地層壓力形成示意圖1—地表；2—地層縫隙；3—地層水；4—油層；5—油井。當(dāng)然，井底正壓差較大，對防止井噴是極其有利的。過去人們往往怕井噴而過大地增加鉆井液密度，人為地增大井底正壓差，這樣做的結(jié)果是井雖未發(fā)生井噴，但油氣層卻被堵塞了。過去，常常會看到這種現(xiàn)象，有的油、氣井在鉆進(jìn)時油氣顯示很好，而完井試油時，卻不出油產(chǎn)氣，或者產(chǎn)油、氣很少。因為石油鉆井的主要目的是為了開發(fā)地下油氣資源。所以，我們在鉆井過程中，必須盡量減少井底正壓差。為了多出油，快打井，減少卡鉆、井漏等事故的發(fā)生，井底正壓差應(yīng)該是越小越好，最理想的鉆井狀態(tài)為井底壓力等于地層壓力，使井底壓差等于零。在井底壓力等于地層壓力條件下的鉆井過程為平衡鉆井。平衡鉆井是很難做到的，一般情況下是使井底壓力稍大于地層壓力，保持最小的井底正壓差，這種在井底壓力稍大于地層壓力條件下的鉆井過程為近平衡鉆井，近平衡鉆井有以下優(yōu)點：（1）避免堵塞油氣縫隙，有利于發(fā)現(xiàn)與保護油氣層。（2）提高機械鉆速。（3）防止粘附卡鉆。（4）防止井漏。1.1正常地層壓力地質(zhì)上認(rèn)為：含有油氣水的地層是通過滲透性地層形成的縫隙與出露在地表的地層相互溝通，在這個相互溝通的縫隙內(nèi)充滿著地層水(如圖2-3)。1.1.1正常地層壓力的定義與計算某地區(qū)的正常地層壓力就是該地區(qū)較為普遍的地層水所形成的靜液柱壓力，其計算公式為：P=ρgH=0.0098ρH2-2式中：P—正常地層壓力，MPa；ρ—地層水密度，g/cm3；g—重力加速度，g=9.8m/s2；H—地層深度，m。地層深度一定是地層垂直深度，與某深度的地層相互溝通的出露在地表的位置與該地層的水平距離可以達(dá)到數(shù)十公里，產(chǎn)生溝通作用的滲透性地層的傾斜距離會更多，這種水一平距離、傾斜距離都不能做為計算正常地層壓力的依據(jù)。[例題]某地區(qū)較為普遍的地層水密度為1.07g/cm3，求地層垂直深度分別為1000m，2000m，3000m的正常地層壓力為多少?解：P1=0.0098ρH=0.0098×1.07×1000=10.486(MPa)；P2=0.0098ρH=0.0098×1.07×2000=20.972(MPa)；P3=0.0098ρH=0.0098×1.07×3000=31.458(MPa)。答：地層垂直深度分別為1000m，2000m，3000m的正常地層壓力分別為10.486MPa；20.972MPa和31.458MPa。1.1.2正常地層壓力的四種表示方法（1）用壓力的具體數(shù)值表示地層壓力如在例2-1中：地層垂直深度分別為1000m，2000m，3000m的正常地層壓力分別為10.486MPa；20.972MPa和31.458MPa。（2）用地層壓力梯度表示地層壓力由例2-1可以看出，正常地層壓力與地層深度成正比，地層深度增加幾倍，正常地層壓力隨著增加幾倍；同樣，地層深度減小，地層壓力也隨著減小。它們擴大、減小的規(guī)律是：地層壓力和地層深度的比值總是一定的。這個定植10.486MPa/m就是某地區(qū)的正常地層壓力梯度。地層壓力梯度是單位地層深度地層壓力的變化量。其計算公式為：2-3式中：G—地層壓力梯度，MPa/m；P—地層壓力，MPa；H—地層深度，m。對于某地區(qū)來說，由于地層水密度是一定的，所以某地區(qū)的正常地層壓力梯度是一個固定不變的值。正常地層壓力梯度能夠較直觀地表示某地區(qū)的正常地層壓力。在異常壓力地層，同樣可以用異常地層壓力梯度來表示異常壓力地層。[例題]某地區(qū)3500m以上為正常地層壓力，測得地層深度為2500m處的地層壓力為26.215MPa，求該地區(qū)的正常地層壓力梯度。解：G=P/H=26.215/2500=0.0105(MPa/m)。答：該地區(qū)的正常地層壓力梯度為0.0105MPa/m。[例題]某地區(qū)地層水密度為1.05g/cm3,求該地區(qū)正常地層壓力梯度。解：G=0.0098ρ=0.0098×1.05=0.0103(MPa/m)。答：該地區(qū)正常地層壓力梯度0.0103MPa/m。在鉆井施工前，我們?nèi)绻呀?jīng)了解本地區(qū)的正常地層壓力梯度，那么，在鉆井過程中，如果想知道某地層深度的正常地層壓力的具體數(shù)值，只要將正常地層壓力梯度乘以地層深度即可。[例題]某地區(qū)正常地層壓力梯度為0.0118MPa/m，當(dāng)井深為2000m時，地層壓力為多少?解：P=GH=0.0118×2000=23.6MPa。答：地層壓力為23.6MPa。（3）用地層壓力當(dāng)量鉆井液密度表示地層壓力地層壓力梯度消除了地層深度的影響，如果同時消除地層深度和重力加速度的影響，那么，地層壓力便可直接用地層壓力當(dāng)量鉆井液密度來表示，地層壓力當(dāng)量鉆井液密度就是平衡地層壓力所需的鉆井液密度：2-4式中：ρe—地層壓力當(dāng)量鉆井液密度，g/cm3。由上式可知，正常地層壓力當(dāng)量鉆并液密度的數(shù)值等于形成地層壓力的地層水密度。因此，只要知道某地區(qū)的地層水密度，就能直接得到正常地層壓力當(dāng)量鉆井液密度，鉆井工作者便可以采用相當(dāng)?shù)你@井液密度實現(xiàn)平衡鉆井，或者采用比地層壓力當(dāng)量鉆井液密度略高的鉆井液密度，實施近平衡鉆井。由于地層壓力當(dāng)量鉆井液密度易與鉆井中所用的鉆井液密度形成對比，因此用地層壓力當(dāng)量鉆井液密度表示地層壓力較之地層壓力梯度更為直觀。[例題]地層深度為2000m時，地層壓力為20.972MPa，問地層壓力當(dāng)量鉆井液密度為多少?解：ρe=P/（0.0098H）=20.972/（0.0098×2000）=1.07g/cm3。答：地層壓力當(dāng)量鉆井液密度為1.07g/cm3。由于各地區(qū)的地層水礦化度各不相同，有的是淡水，有的是海水，有的是鹽水，因此，各地區(qū)的地層水密度也各不相同。所以，各地區(qū)的正常地層壓力當(dāng)量鉆井液密度值也各不相同。例如，勝利油田為1.02g/cm3，東南亞為1.03g/cm3時，墨西哥灣為1.07g/cm3。（4）用地層壓力系數(shù)來表示地層壓力當(dāng)用地層壓力當(dāng)量鉆井液密度表示地層壓力時，人們在敘述時要說某地區(qū)正常地層壓力為1.07g/cm3。為了敘述方便起見，人們往往把單位去掉，而說某地層壓力為1.07，這就是地層壓力系數(shù)。地層壓力系數(shù)是指某地層深度的地層壓力與該深度處的淡水靜液柱壓力之比。地層壓力系數(shù)無單位，其數(shù)值等于平衡該地層壓力所需鉆井液密度的數(shù)值。2-5如2000m深度的地層壓力為20.972MPa，相同深度的淡水靜液柱壓力為1×0.0098×2000=19.6MPa,則：地層壓力系數(shù)=20.972MPa/19.6MPa=1.07。在鉆井工作中談到地層壓力時，上述四種表示方法都可能用到，當(dāng)用地層壓力當(dāng)量鉆井液密度表示地層壓力時，可以不再說明是地層壓力當(dāng)量鉆井液密度而直接稱之為地層壓力。由于它們的數(shù)值與單位都相同，所以要按上下文的意思進(jìn)行理解，以與鉆井液密度相互區(qū)別。在前面我們提到地層壓力、地層壓力梯度、地層壓力當(dāng)量鉆井液密度、地層壓力系數(shù)時僅對正常地層壓力進(jìn)行了一些闡述。實際上上述概念也適用于其它壓力，如異常高壓層、異常低壓層、靜液柱壓力、地層破裂壓力等。[例題]如地層液體密度為1.20g/cm3,試求垂直深度為2000m處地層壓力,地層壓力梯度,地層壓力當(dāng)量壓井液密度,地層壓力系數(shù)。解：地層壓力Pp=0.0098ρpH=0.0098*1.20*2000=23.52MPa；地層壓力梯度Gp=0.0098ρp=0.0098*1.20=0.01176MPa/m；地層壓力當(dāng)量壓井液密度ρe=ρp=1.20g/cm3;圖2-4砂巖層的正常與異常壓力地層壓力系數(shù)K=1.20。1.2異常地層壓力在鉆井過程中所遇到的壓力不單是正常地層壓力，還經(jīng)常會遇到異常低壓地層和異常高壓地層。1.1.1異常低壓層異常低壓層是指地層壓力低于正常地層壓力的地層。在一般情況下，地層壓力小于1.00g／cm3的地層才稱之為異常低壓層(或低壓層)，低壓層的壓力可能低到0.80g／cm3，甚至更低。異常低壓的成因:（1）生產(chǎn)多年的衰竭油氣層；（2）大量生產(chǎn)而沒有充分注水補償?shù)挠蜌猱a(chǎn)層；（3）同一水動力系統(tǒng)的地層露頭低于井口；（4）地下水位很低，等等。1.1.2異常高壓層異常高壓層是指地層壓力高于正常地層壓力的地層。在一般情況下，地層壓力高于1.07g／cm3的地層才稱之為異常高壓層(或高壓層)，高壓層的壓力可能高到1.35g／cm3，甚至更高。異常高壓的成因:主要有沉積壓實不均、水熱增壓、滲透作用和構(gòu)造作用等。應(yīng)該清楚地懂得，任何一種含油氣的地質(zhì)構(gòu)造，都可能是異常高壓層?？偵纤觯赫毫Φ貙应裵=1.0-1.07g/cm3；異常高壓地層ρp>1.07g/cm3；異常低壓地層ρp<1.0g/cm3。1.3地層壓力預(yù)報在鉆至油氣層時，就會遇到異常高壓層，如果不知道異常高壓層的壓力值，而仍采用比異常高壓低的井底壓力進(jìn)行鉆井，就會造成井噴。如果人們?yōu)榱朔乐咕畤姸つ康卦龃筱@井液密度，就會使井底壓力大大超過高壓層的壓力值，造成油氣通道的嚴(yán)重堵塞。因此，必須在鉆開高壓油氣層前就知道高壓油氣層的壓力值，只有這樣，才能夠準(zhǔn)確地確定合理的鉆井液密度，實施近平衡鉆井。在鉆井施工前進(jìn)行的地層壓力測定工作為地層壓力預(yù)報。地層壓力預(yù)報方法主要有地震法和鄰井資料對比法。1.3.1地震法利用地震法進(jìn)行地層壓力預(yù)報是物探部門的一項重要工作，鉆井工作者只需了解一下它的基本原理即可。在正常壓力地層，隨著巖石埋藏深度的增加，上面的巖層壓力逐漸增大，地層孔隙度逐漸減小，這就使地震波的傳播速度隨巖石埋藏深度的增加而成正比地增加。當(dāng)?shù)卣鸩ǖ竭_(dá)高壓油氣層時，由于高壓油氣的存在，使地層孔隙度增大，這就使地震波的傳播速度隨之下降，因此，人們可以根據(jù)地震波在高壓油氣層中的減小值來確定高壓層的壓力值。1.3.2鄰井資料對比法如果在某地要鉆的井附近，有一些已鉆過的井，這些井地層壓力資料對要鉆的井有著重要的指導(dǎo)意義。鄰井的電測數(shù)值能夠很準(zhǔn)確地反映出各個地層深度的地層壓力數(shù)值，這是最好的參考資料，大多數(shù)新井鉆井過程中的高壓層位置都是與鄰井電測資料進(jìn)行對比而知道的。我們要充分了解鄰井的正常地層壓力值，高壓地層壓力值和與其相對應(yīng)的井深。在該井的鉆進(jìn)過程中，要經(jīng)常與鄰井壓力資料進(jìn)行對比，在鉆進(jìn)到與鄰井相應(yīng)井深的高壓層時要特別引起注意，并可按照鄰井的高壓層壓力值適當(dāng)調(diào)整鉆井液密度，實施近平衡鉆井。1.4地層壓力監(jiān)測鉆井過程中，在鉆開高壓油氣層前進(jìn)行的地層壓力測定工作為地層壓力監(jiān)測。地層壓力監(jiān)測方法有機械鉆速法、dc指數(shù)法、頁巖密度法等。1.4.1機械鉆速法在鉆進(jìn)過程中，當(dāng)鉆壓、轉(zhuǎn)速、地層巖性、鉆頭類型、鉆井液密度及水力參數(shù)不變時，在正常地層壓力情況下，隨著井深的增加，巖石孔隙度減小，巖石越來越致密、堅硬，機械鉆速越來越低。當(dāng)鉆達(dá)高壓油氣層時，巖石孔隙度增大，巖石較疏松，易于鉆進(jìn)，同時，在高壓過渡帶與高壓帶地層中，地層壓力逐漸增加，井底壓差逐漸減小，因此，機械鉆速逐漸增加。人們根據(jù)這一規(guī)律可以檢測地層壓力。1.4.2dc指數(shù)法機械鉆速法的前提是鉆壓、轉(zhuǎn)數(shù)、鉆井液密度及水力參數(shù)固定不變，但在實際的鉆井過程中，鉆壓、轉(zhuǎn)速很難固定不變，因此，機械鉆速法不能準(zhǔn)確預(yù)報地層壓力，更難定量計算，為此，出現(xiàn)了dc指數(shù)法。dc指數(shù)的計算公式：2-6式中：V—機械鉆速，m/h；N—轉(zhuǎn)數(shù)，r/min；P—鉆壓，kN；D—鉆頭直徑，mm；ρn—該地區(qū)地層水密度或正常地層壓力當(dāng)量鉆井液密度，g/cm3；ρm—實際使用的鉆井液密度，g/cm3；dc—修正鉆壓指數(shù)。在鉆進(jìn)過程中，當(dāng)?shù)貙訋r性、鉆頭類型、水力參數(shù)固定不變時，在正常地層壓力情況下，隨著井深的增加，巖石孔隙度減小，難于鉆進(jìn)，dc指數(shù)值增加;當(dāng)鉆達(dá)高壓油氣層時，巖石孔隙度增大，易于鉆進(jìn)，dc指數(shù)值減小。人們可以根據(jù)dc指數(shù)在高壓油氣層中的減小值來定量汁算高壓油氣層的壓力值。計算dc指數(shù)值是鉆井技術(shù)人員的一項重要工作。但是，計算dc指數(shù)值時需要鉆壓、鉆速、轉(zhuǎn)速、鉆井液密度等數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確及時地收集這些數(shù)據(jù)是鉆井工作者的重要職責(zé)。在進(jìn)行上述資料的收集時，應(yīng)注意以下幾點：（1）收集點距?？焖巽@進(jìn)時，每10—20m收集一次上述數(shù)據(jù)；一般情況下，每5—10m收集一次上述數(shù)據(jù)，在高壓過渡帶和高壓層等重要井段每1—2m收集一次上述數(shù)據(jù)。（2）只能在泥巖中收集上述數(shù)據(jù)(在其它類型地層中不能使用dc指數(shù)法)。（3）用dc指數(shù)檢測地層壓力的井段，鉆頭類型、水力因素不能改變，鉆壓、轉(zhuǎn)速變化不能太大。（4）鉆速資料可根據(jù)鉆井隊地質(zhì)班的鉆時資料進(jìn)行計算。鉆壓由鉆井班記錄工進(jìn)行收集，為了保證鉆壓的正確，指重表必須靈敏可靠。記錄工責(zé)任心要強，記錄要及時，嚴(yán)禁事圖2-5dc-H曲線1—正常地層壓力帶；2—高壓過渡帶；3—異常高壓帶；4—正常趨勢線。后回憶填寫。指重表記錄卡曲線要記錄清楚，以備參考。轉(zhuǎn)速資料分二部分進(jìn)行收集，記錄工記錄轉(zhuǎn)盤的使用擋數(shù)，機房甲司助記錄鉆進(jìn)時柴油機的相應(yīng)轉(zhuǎn)數(shù)，以各擋的傳動比除柴油機轉(zhuǎn)數(shù)得到轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)值。鉆井液密度由井隊泥漿工進(jìn)行收集。（5）一般認(rèn)為，應(yīng)從可能存在高壓井段的前500—1000m開始收集資料數(shù)據(jù)。當(dāng)計算出各不同井深的dc指數(shù)值后，就可以畫出dc—H曲線(如圖2-5)。dc—H曲線主要由三部分組成：正常地層壓力帶：隨著井深的增加，dc值基本上成正比地增加，根據(jù)它們的變化趨勢可以畫出正常趨勢線。高壓過渡帶：它也叫高壓層的封閉帶，是地層壓力由正常地層壓力過渡到異常高壓的區(qū)間。dc值明顯減小而連續(xù)地向正常趨勢線左側(cè)偏離。異常高壓帶：dc值變化終了趨于穩(wěn)定的一段。圖2-6dc-H曲線1—正常地層壓力帶；2—高壓過渡帶；3—異常高壓帶；4—正常趨勢線。在鉆進(jìn)過程中，尤其是在鉆至高壓過渡帶和異常高壓帶時，一定要及時進(jìn)行dc值的計算，應(yīng)鉆到哪，就計算到哪，繪制dc—H曲線到哪，不能滯后所鉆達(dá)的地層。當(dāng)根據(jù)dc值和dc—H曲線，一旦發(fā)現(xiàn)地層壓力增高時，就應(yīng)及時增大鉆井液密度，一邊循環(huán)，一邊進(jìn)行加重工作，直至鉆速穩(wěn)定為止。只有這樣逐漸增加鉆井液密度，才能及時平衡地層壓力，實施近平衡鉆井。dc指數(shù)法簡便易行，鉆井現(xiàn)場應(yīng)用比較廣泛。但是，由于dc指數(shù)法沒有考慮鉆頭類型、水力參數(shù)、鉆頭磨損等對鉆速的影響，因此，在鉆頭更換前后和水力參數(shù)變化時，鉆速變化劇烈，dc指數(shù)法便不能應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)化鉆速法考慮了鉆頭類型、鉆頭磨損及水力參數(shù)對鉆速的影響，應(yīng)用時較為準(zhǔn)確，但是，它的計算、作圖相當(dāng)復(fù)雜，井隊?wèi)?yīng)用較少。1.4.3頁巖密度法在正常地層壓力情況下，隨著井深的增加，巖石孔隙度減小，巖石密度增大;當(dāng)鉆達(dá)高壓油氣層時，巖石孔隙度增大，巖石密度減小，根據(jù)這一規(guī)律可以監(jiān)測地層壓力。頁巖密度法的施工步驟:（1）巖屑惟備鉆進(jìn)過程中，從出日鉆井液槽處或震動篩上撈取頁巖砂樣，然后用清水輕輕沖去巖屑上的鉆井液，用干毛巾擦清和用濾紙吸出巖屑上的自由水(有時用電爐烤干)。對每次取得的巖屑必須經(jīng)過嚴(yán)格挑選，要剔除大的掉塊和經(jīng)反復(fù)磨圓了的巖屑。為了卡準(zhǔn)巖屑的真實深度，還必須準(zhǔn)確計算巖屑遲到時間。（2）巖屑密度的測定將準(zhǔn)備好的巖屑放入鉆井液密度計的杯中進(jìn)行稱量。（3）作圖求壓圖2-7上覆巖層壓力與地層壓力把每一個測點的頁巖密度值，及時畫在密度與井深的關(guān)系圖上，然后，通過正常地層壓力井段的頁巖密度點引出密度變化的正常趨勢線。該線是檢測地層壓力的基礎(chǔ)，其準(zhǔn)確度對求壓關(guān)系甚大。從圖2-6可清楚看到，當(dāng)頁巖密度開始偏離正常趨勢線后，即表明進(jìn)入高壓過渡帶頂部，偏離量越大，地層壓力越高。人們還可以根據(jù)頁巖密度偏離正常趨勢線值的大小求出地層壓力。除上述幾種方法外還可通過電測井，氣測井、聲波測井資料以及頁巖坍塌、頁巖巖屑中膨潤土含量變化、鉆井液性能變化、鉆井液中天然氣含量及氯化物變化、鉆井液返出溫度及體積變化等多種方法監(jiān)測及預(yù)報異常壓力地層。在同時用多種方法監(jiān)測地層壓力時，應(yīng)將所測數(shù)據(jù)繪制在同一總圖上進(jìn)行綜合對比，但應(yīng)注意這些方法的測點間隔要一致。如果只有一兩種方法有異常顯示，這可能是其它因素影響所造成的;如果大多數(shù)方法都指示出地層壓力升高，這就要密切注意異常高壓地層的到來。此時，可加密測點或進(jìn)行一次證實性電測井等措施處理，并同時作好防止井噴的各項準(zhǔn)備工作。1.5上覆巖層壓力上覆巖層壓力是某深度以上的巖石和其中流體對該深度所形成的壓力。地下某一深處的上覆巖層壓力就是指該點以上至地面巖石的重力和巖石孔隙內(nèi)所含流體的重力之總和施加于該點的壓力。如圖2-7，這種情況與把圓柱體放在桌面上的情況很相似。地下巖石平均密度大約為1.16～1.64g/cm3。于是平均上覆巖層壓力梯度大約為0.02262MPa／m。上覆巖層壓力的計算公式：P=0.0098H[（1-Φ）ρrm+Φρ]2-7式中：Po——上覆巖層壓力，MPa；H——該處垂直深度，m；ρ——巖石孔隙中流體的密度，g/cm3；Φ——巖石孔隙度，％；rrm——巖石密度，g/cm3。上覆巖層壓力與地層孔隙壓力的關(guān)系是P0＝M+Pp2-8式中：Po—上覆巖層壓力，MPa；M—基體巖石重力，MPa；Pp—地層孔隙壓力，MPa。同樣，可以寫成G0＝GM+Gp。式中：G0—上覆巖層壓力梯度，MPa／m；GM—基體巖石壓力梯度，MPa／m；Gp—孔隙壓力梯度，MPa／m。1.6地層破裂壓力1.6.1地層破裂壓力的概念地層破裂壓力是指某一深度地層發(fā)生破碎和形成裂縫時所能承受的壓力。井內(nèi)壓力過大會使地層破裂并將全部壓井液漏入地層。在地層破裂之前，液體首先必須穿入地層，這就是說，作用在地層上的壓力必須超過地層壓力，井中壓力必須大于巖石的強度。例如，花崗巖是非常硬的，所以其破裂梯度也會很高。另一方面，砂巖或破碎灰?guī)r是比較軟的，所以容易破裂。地層破裂壓力Pf的計算：Pf=0.0098ρfHf2-9式中:Pf——地層破裂壓力MPa；ρf——地層破裂壓力當(dāng)量密度g/cm3；Hf——漏失層垂直深度m；地層破裂壓力梯度Gf=Pf/Hf=0.0098ρf2-10圖2-8地層破裂壓力試驗曲線Gf——地層破裂壓力梯度MPa/m。1.6.2掌握破裂壓力的重要性為了合理進(jìn)行井身結(jié)構(gòu)設(shè)計和制定施工措施，除了掌握地層壓力梯度剖面外，還應(yīng)了解不同深度處地層的破裂壓力。在鉆井中，合理的壓井液密度不僅要略大于地層壓力，還應(yīng)小于地層破裂壓力，這樣才能保持油氣層，獲得高鉆速，實現(xiàn)安全高效鉆井。破裂壓力是確定最大關(guān)井壓力的依據(jù)。1.6.3影響地層破裂壓力的主要因素（1）取決于其自身的特性。這些特性主要包括地層中天然裂縫的發(fā)育情況、它的強度及其彈性常數(shù)的大小。圖2-9最大允許關(guān)井套壓與井內(nèi)壓井液密度的關(guān)系（2）地層壓力對其破裂壓力有很大的影響。一般來說，地層的孔隙壓力越大，其破裂壓力也越高。（3）地層破裂是地層受力作用的結(jié)果，與地層中存在的地應(yīng)力大小有很大關(guān)系。1.6.4地層破裂壓力試驗試驗?zāi)康模海?）檢查注水泥作業(yè)的質(zhì)量。每層套管注完水泥并鉆掉水泥塞后，再鉆1m新井眼，進(jìn)行液壓試驗，檢查套管鞋處水泥封閉質(zhì)量。（2）實測地層破裂壓力。試驗方法和步驟：（1）井眼準(zhǔn)備——鉆開套管鞋以下第一個砂層后，循環(huán)調(diào)整壓井液性能，使壓井液密度均勻穩(wěn)定