3第一章 钻井工程地质条件—压力.ppt

第一节地下压力特性,一、地下各种压力的概念（一）静液压力（hydrostaticpressure）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。ph0.00981ρhl11式中ph压力,MPa；ρ密度,g/cm3；hl液柱垂直高度，m。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/hl＝0.00981ρ两类地层水淡水Gh0.00981MPa/m；ρ1.0g/cm3盐水Gh0.0105MPa/m；ρ1.05g/cm3,（1-2）,（二）上覆岩层压力（Overburdenpressur）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地层垂直深度,m；φ岩石孔隙度，；ρma岩石骨架密度，g/cm3；ρ孔隙中流体密度，g/cm3；ρ0地层密度，g/cm3。,第一节地下压力特性,1-3,1-4,,,,1-5,上覆岩层压力梯度上覆岩层压力随深度增加而增大。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。在实际钻井过程中，以钻台作为上覆岩层压力的基准面。,第一节地下压力特性,（1-6）,（三）地层压力（ationpressue）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（ationporepressue），用pp表示。正常地层压力等于静液压力，ppph。石钻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ppppσ3σ3σ2σ1,3.预测方法（1）HubbertWillis（1957）认为①三维不均匀应力状态，σ1＞σ2＞σ3，且σ31/31/2σ1②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）MathewsKelly1967认为①水平均匀地应力状态，σ3σ2KiDσ1②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。,第一节地下压力特性,,（1-21）,,,（1-20）,（3）Eaton1969认为①水平均匀地应力状态，②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（1985）认为①井壁岩石处于三维不均匀应力状态，σ1＞σ2＞σ3；②水平地应力由上覆岩层压力和构造力两部分产生；③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。,第一节地下压力特性,（1-22）,,（1-23）,,（1-24）,式中α，β由现场压裂实验数据求得；St岩心抗拉试验求得。,第一节地下压力特性,4.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）如何根据压裂试验曲线计算地层破裂压力pf和构造应力系数Kss3）当井口压力接近地面设备的承压能力时地层仍未压裂，此时该怎么办,第一节地下压力特性,