1、地 层 压 力一、基本概念1、静液压力：是由钻井液柱重量引起的压力。2、地层压力：是指作用在岩石孔隙内流体（油气水）上的压力，也称为地层孔隙压力。3、上覆地层压力：指覆盖在地层以上的地层基质（岩石）和孔隙中流体（油气水）的总重量造成的压力。4、破裂压力：在井中一定深度处的地层，其承受压力的能力是有限的，当压力达到某一值时会使地层破裂，这个压力称为地层的破裂压力。5、压力系数：是地层原始压力与同一深度地层水静水柱压力的比值(实际仍是当量密度，只是去掉密度量纲) 。6、当量钻井液密度：某深度处的钻井液液柱压力（包括循环阻力和波动压力等）等于该深度的地层压力时的钻井液密度(ECD=101.97压力梯
2、度)7、静水压力（Hydrostatic Pressure）：指单位液体重量与静液柱垂直高度的乘积。ph = (g*H )/1000 (*H)/1000ph- 静水压力 Mpag - 重力加速度 9.81m/s 2 - 钻井液密度 g/cm 3H - 垂深 m8、静水压力梯度（HydrostaticPressureGradient）：静水压力梯度是指每单位深度上静水压力的变化量。Hpg = ph/H *g/1000Hpg - 静水压力梯度 MPa - 单位体积质量 g/cm 3体积密度法：Hpg =（10 3* ph）/g*H9、地层孔隙压力（Pore Pressure）：指作用地岩石孔隙中流
3、体上的压力。对于现场计算，孔隙压力与流体液柱的密度及垂直深度有关pf = (f*g*H)/1000pf - 地层孔隙压力 MPa f - 地层流体密度 g/cm 310、地层孔隙压力梯度（ Pore Pressure Gradiet ）：指单位深度上地层孔隙压力的变化量。pfg = pf/H f*g/1000体积密度法：pfg =（10 3* pf）/g*H孔隙压力梯度等于或接近于静水压力梯度时称为正常孔隙压力梯度；低于静水压力梯度时称为低压力异常孔隙压力梯度，简称低压力异常。高于静水压力梯度时称为超压孔隙压力梯度，简称超压。后两种孔隙压力梯度称为异常孔隙压力梯度。二、钻井工程上的应用1、某段
4、 地层压力 曲线 大于 ECD 曲线时 ，即大段泥岩由于内应力的作用，向井眼方向的弹性弯曲变化，形成”鲜鼓 ”式变形， 会发生缩径 。2、某段 地层压力 曲线 大于 ECD 曲线 较大 时 ，该泥岩井段井壁岩性张力强度与钻井液柱压力之和小于地层孔隙压力， 会发生井壁垮蹋 。3、某井段渗透地层的破裂地层压力曲线小于 ECD 曲线时 ，说明该地层张力强度远小于钻井液柱压力，将 会发生井漏 。4、某段渗透地层压力曲线大于 ECD 曲线较大时 ，该井段在上提下放时， 易发生井涌或井喷事故 。三、换算单位1 Pa= 1 N/m2 1 Mpa =10.194 kgf/cm21 kPa= 1*103 Pa
5、1 kgf/cm2 = 98.067 kPa1 Mpa= 1*106 Pa 1 kgf/cm2 =100 kPa = 0.1 Mpa1 psi =6.895 kPa 1 g/cm3 = 8.33 ppg 1 m= 3.048 ft g = 9.81 m/s2 = 0.052 ft/s2四、液压试验法求取破裂压力1、求破裂压力当量泥浆密度，即最大泥浆密度max= m+(102*PL)/Hmax - 最大当量泥浆密度 g/cm 3m - 试验用泥浆密度 g/cm 3PL - 破裂压力 MPaH - 试验井深 m2、求破裂压力梯度Gf=9.81*10-3*m+PL/H3、确定实际允许泥浆密度实际允许
6、最大泥浆密度比 max 小。五、DCS 地层压力计算（1）、正常压力层当 DCS 指数曲线位于左边界右侧时，则认为该地层为正常压力层，地层压力梯度等于正常的地层液压梯度，根据地不同，一般在 0.971.06g/cm3。即：地层压力梯度=静液压力（2）、渗透性地层当 DCS 指数曲线位于砂岩线左侧时，则认为该地层为渗透隆地层，该段地层压力梯度继承上覆欠压实地层的地层压力梯度。即：地层压力梯度=上覆地层压力梯度（3）、欠压地层当 DCS 指数曲线位于左边界与砂周到线之间时，则认为该地层为欠压实地层，根据 DCS指数计算地层压力梯度。六、比率法、反算法算压力系数D=Gn*DCN/DCS Gn:静水压
7、力（1.021.07g/cm 3） 比率法D=(lg(0.068*WOB)/BitB)/(lg(0.0547*ROP)/RPM)*Mud_out10(DCN) 反算法七、MPaL/minPL 破裂压力PR 断裂压力PRO 传播压力井控技术手册一、地层压力和异常地层压力形成的机理地层流体压力是在地质发展过程中形成的最普遍的情况，可以用三角洲沉积环境为例说明。由于压力，水不断地从减小的孔隙里被挤出。只要有通向地表的渗透通道，地层中某点的水静压力或孔隙压力可以用下式计算。P=9.81*H*+PO式中 - 地层水密度 g/cm 3H - 测点深度 mPO - 地表压力 kPaP - 地层孔隙压力 kP
8、a 在一定地区，地层正常孔隙压力通常用水静压力梯度表示。很多情况下，地层压力高于正常压力，也可能遇到低于正常压力的情况。这种压力异常的情况，若设正常地层压力时地层水密度为 n，则地层压力当量密度en 时，为异常高压； en 时为异常低压。沉积盆地中有几种异常压力形成的机理；压实作用、构造运动、成岩作用、密度差作用、流体运移作用等。钻井液密度与压力为了对比方便，常常把压力转化成压力梯度与当量钻井液密度。压力梯度最常用的单位是 kPa/m。因此压力梯度=压力/垂直井深压力梯度可以转换成当量钻井液密度当量钻井液密度=压力梯度/9.81地层破裂压力地层所能承受的关井压力取决于压裂度、深度以及该深度的静
9、液压力。套管鞋通常是裸眼井段最薄弱的部份。最大允许关井套管压力的计算钻井液密度差=压裂压力当量密度钻井液密度最大允许关井套管压力=（钻井液密度差最薄弱地层深度）9.81当量钻井液密度作用在井壁上的总压力，对两 个不同深度是重要的：一是井底，二是最薄弱地层。通常，最薄弱地层是在最下一层套管的套管鞋处。为了有效地维持井控，在套管鞋处的总压力不得超过地层破裂压力。破裂压力通常是以梯度给出的，其单位为 kPa/m,这样，很容易把总压力换算成当量钻井液密度。当量钻井液密度是用 9.81 与深度去除总压力得到的，其单位为 g/cm3。如果静液压力是仅由一种钻井液密度引起的，那么当量钻井液密度很容易由下式计算出来：当量钻井液密度=环空钻井液密度+钻井液密度增量钻井液增量=附加压力/深度/9.81Depth0 流体压力P=9.81*H*
