钻井工程-2-压力特性知识讲解.ppt

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1、钻井工程-2-压力特性1.压力的概念静液压力上覆岩层压力孔隙压力基岩应力压力异常由液柱自身的重力所引起的压力ph=0.00981ρH静液压力梯度GhGh＝ph/H＝0.00981ρ淡水或淡盐水0.00981MPa/m；盐水0.0105MPa/m。静液压力（hydrostaticpressure）ph—静液压力,MPaρ—液体的密度,g/cm3H—液柱的垂直高度，m1.压力的概念上覆岩层压力（Oveburdenpressure）1.压力的概念地层某处的上覆岩层压力是该处以上地层岩石基质和岩石孔隙中流体总重力所产生的压力，用p0表示上覆

2、岩层压力梯度超过正常地层静液压力的地层压力(pp>ph)称为异常高压。而低于正常地层静液压力的地层压力(pp

3、)不平衡压实作用(2)构造挤压(3)水热增压(4)生烃作用(5)蒙脱土脱水作用(6)浓差与逆浓差作用(7)石膏/硬石膏转化(8)流体密度差异(9)水势面的不规则性(10)深部气体充填封存箱的分隔和抬升异常高压形成机制1.压力的概念快速沉积是造成不平衡压实的主要原因之一，由于沉积速率过快，造成沉积颗粒排列不规则(没有足够的时间)，排水能力减弱，继续增加的上覆沉积载荷部分由孔隙流体承担，形成异常高压，同时造成地层的欠压实。不平衡压实作用1.压力的概念常见于陆地边缘的三角洲地区，异常高压我国东部地区的某些中新生代地层，泥质沉积物的压实不平

4、衡（欠压实）是下第三系沉积盆地中遇到大多数异常高压的主要原因。致密盖层非渗透致密盖层的快速沉积导致其下地层的欠压实与异常高压，最为典型的例子是“复合盐层”中与岩盐层拌生的软泥岩地层。1.压力的概念基本原理（依据）2.孔隙压力—声波时差法若岩性已知，地层水变化不大，Δtma、Δtf基本不变：Φ:孔隙度Δt:时差，us/mΔtma:骨架时差，us/mΔtf:孔隙流体时差，us/m。为正比关系。由Willie公式正常压实地层Δt:h处的时差，us/m.Δt0:地表时差，us/m.c—系数若将上式在半对数坐标(Δt为对数、h为常规坐标),则

5、Δt与h成直线。在非正常压实地层：Δt偏离(大于)正常趋势线，意味着高压地层。2.孔隙压力—声波时差法图板法：Eaton法：正常趋势线Eaton指数确定仅限于泥岩计算方法存在的问题2.孔隙压力—声波时差法◆正常压实地层：埋深泥岩压实度泥岩Φ钻速。◆异常高压地层：泥岩欠压实泥岩Φ钻速利用该规律可以监测地层压力：机械钻速法。但是，机械钻速受各种工艺参数的影响，1966年Jorden依据Bingham方钻速方程提出了d指数法。钻速方程为：R—钻速，m/hrK—可钻性系数n—转速rpmW—钻压，KND—钻头直径mme—

6、转速指数d—钻压指数，即d指数。2.孔隙压力—Dc指数法基本原理（依据）设工艺条件（水水力因素、钻头类型）及岩性不变（均为泥页岩），则K为常数，取K=1，又泥页岩较软，n与R为直线关系，即e=1，可得：式中：T：钻时min/m；n：rpm;W：钻压KN；D：钻头直径，mm。d指数法要求保证泥浆密度不变，但在现场难以做到，因进入压力过过渡后泥浆密度升高，钻速（压持效应），d，怎么办？修正：2.孔隙压力—Dc指数法式中：ρn:正常压力层段地层水密度，g/cm3ρm:实际使用的泥浆密度，g/cm3◆正常压实地层：H(泥页岩）dc

7、——趋势。◆异常压力地层：H（泥页岩）dc——偏离趋势。2.孔隙压力—Dc指数法图板法：ρp=f(dcn-dc)伊顿法（Eaton）:ρp:压力梯度当量密度ρ0:上覆压力梯度当量密度ρn:正常地层压力梯度当量密度Dcn:深度H的正常趋势率de值Dc:实际计算的de值n:Eaton指数。（1）确定dcn——正常趋势（2）由偏离情况计算出地层压力算法2.孔隙压力—Dc指数法◆dc的求法:钻头磨损（牙齿磨损、轴承磨损）、水力因素等影响不易消除；◆正常趋势确定：非直线◆Eaton指数确定◆仅限于泥岩使用存在的问题2.孔隙压力—Dc指

8、数法Pp：计算的地层压力，MPa，Vmax：φ为0时的岩石速度，m/s，Vmin：φ为50%时的岩石速度，m/s,Vint：层速度，m/s，P0：上覆岩层压力。2.孔隙压力预测—地震层速度法基本原理孔隙度=f（地层压力）低速意味着高压