第一章钻井工程地质条件—压力

1、 第一节第一节 地下压力特性地下压力特性一、地下各种压力的概念一、地下各种压力的概念（一）静液压力（一）静液压力（hydrostatic pressure）静液压力静液压力由液柱自身的重力所引起的压力,其大小与液 体的密度与液柱的垂直高度或深度。 ph=0.00981hl (11) 式中：ph压力, MPa；密度,g/cm3；hl 液柱高度，m。静液压力梯度静液压力梯度单位高度或单位深度的液柱压力称为静液压力梯度，表示静液压力随高度或深度的变化。 Gh ph / hl0.00981两类地层水：两类地层水： 淡水： Gh=0.00981 MPa/m；=1.0 g/cm3 盐水：Gh= 0.010

2、5 MPa/m；=1.05 g/cm3（1-2）（二）上覆岩层压力（二）上覆岩层压力（Overburden pressur） 上覆岩层压力上覆岩层压力地层某处的上覆岩层压力是该处以上地层（包括岩石基质和岩石孔隙中流体）总重力所产生的压力。 式中：p0 上覆岩层压力，MPa；D地层垂直垂直深度,m；岩石孔隙度，%；ma岩石骨架密度，g/cm3；孔隙中流体密度，g/cm3；0地层密度， g/cm3。 第一节第一节 地下压力特性地下压力特性)1(00981.0maoDp面积流体重力基岩重力 po(1-3)(1-4)DoodDDp0)(00981.0ioioDp00981. 0(1-5)上覆岩层压力梯

3、度上覆岩层压力梯度 n上覆岩层压力随深度增加而增大。n沉积岩的平均密度大约为2.5克/厘3，上覆岩层压力梯度一般为0.0227兆帕/米。n在实际钻井过程中，以钻台作为上覆岩层压力的基准面。iioiioioDDDpG00981. 0 第一节第一节 地下压力特性地下压力特性（1-6）（三）地层压力（三）地层压力（formation pressue）地层压力地层压力指岩石孔隙中的流体所具有的压力，也称地层孔隙压力（formation pore pressue），用pp 表示。正常地层压力正常地层压力 等于静液压力，pp=ph。石钻异常地层压力异常地层压力 地层压力大于或小于正常地层压力。 超过正常地

4、层压力的地层压力(ppph)称为异常高压。 低于正常地层静液压力的地层压力(pp pp+ 33213.3.预测方法预测方法（1 1）HubbertHubbert&Willis&Willis（19571957） 认为： 三维不均匀应力状态，123， 且3= (1/31/2)1 井内液压力必须克服地层孔隙压力和最小有效水平地 应力时地层才能破裂。（2 2）Mathews & Kelly(1967)Mathews & Kelly(1967)认为： 水平均匀地应力状态，3=2=Ki(D)1 井内液柱压力必须克服地层孔隙压力和最小有效水平 地应力时地层才能破裂。 第一节第

5、一节 地下压力特性地下压力特性)(0pipfppKpp（1-21）)(2/ 13/ 1 (0ppfpppp（1-20）（3 3）Eaton(1969)Eaton(1969)认为： 水平均匀地应力状态， 井内液压必须克服地层孔隙压力和最小有效水平 地应力时地层才能破裂。（4）黄荣樽（）黄荣樽（1985）认为： 井壁岩石处于三维不均匀应力状态， 1 2 3 ； 水平地应力由上覆岩层压力和构造力 两部分产生； 当 井内液压力超过井壁上某一点处的地层孔隙压力、切向（周向）有效应力和岩石的抗拉强度，地层开裂。 第一节第一节 地下压力特性地下压力特性123)(10ppfpppp（1-22）tpOSSpfSppKpp)(12(（1-23）3ssK（1-24）式中：，由现场压裂实验数据求得；St岩心抗拉试验求得。 第一节第一节 地下压力特性地下压力特性4.现场液压试验现场液压试验思考题：1）为什么现场一般在下套管固井后进行压裂实验？ 2）如