随钻地层压力检测基本概念.doc

--------------------校验:_____________--------------------日期:_____________随钻地层压力检测基本概念第五节随钻地层压力检测“正常”的地层流体压力大致等于流体液柱中的静水压力。地层流体压力有时比静水压力高,有时比静水压力低。两种“不正常”的压力条件都能引起钻井事故,而工业生产中最为关心的是异常高压,有时称之为地质压力。一、基本概念1、静水压力(HydrostaticPressure)静水压力是指单位液体重量与静液柱垂直高度的乘积。与液柱的直径和形状无关。静水压力的计算公式如下:式中Ph-静水压力,kg/cm2d-钻井液重量,g/cm3H-垂直深度,m2、帕斯卡定律(Pascal’sLaw)帕斯卡定律阐述了静止流体中任何一点上各个方向的静水压力大小相等。通过流体可以传递任何施加的压力,而不随距离的变化而降低。根据帕斯卡定律,静水压力在液柱中给定的深度上,作用于任何方向上。3、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。这个值描述了液体中压力的变化,表示为单位深度上所受到的压力。其计量单位是kgF/cm2/m。录井人员常用体积密度(g/cm3)来描述静水压力梯度,以便于同钻井液密度相对比。静水压力梯度的计算公式如下:式中HPG-静水压力梯度,kg/cm2/mPh-静水压力,kgf/cm2Pv-单位体积质量,g/cm3H-实际垂直深度,m。应用体积密度(g/cm3)时,静水压力梯度HG的计算公式如下:式中HG-静水压力梯度,g/cm34、地层孔隙压力(PorePressure)地层孔隙压力是指作用在岩石孔隙中流体上的压力。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。对于正常压力系统的地层,给定深度的真实孔隙压力等于液柱压力与流体流动的压力损失及温度效应的总和。计算孔隙压力的公式为:式中PF-孔隙压力,kg/cm2df-流体密度,g/cm3H-真实垂直深度,m5、地层孔隙压力梯度(PorePressureGradient)地层孔隙压力梯度是指单位深度上地层孔隙压力的变化量。计算公式如下:式中PFG-孔隙压力梯度,kgF/cm2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异常孔隙压力梯度,简称低压异常;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都称为异常孔隙压力梯度。同一地区,在不同的深度,可能会有几种不同的孔隙压力梯度。孔隙压力的上限通常等于上覆岩层的压力。6、上覆岩层应力(OverburdenStress)上覆岩层应力是指覆盖在该地层以上的地层基质(岩石骨架)和孔隙中流体的总重量所造成的压力。在石油领域中,上覆地层应力的数值可用与钻井液密度等效的压力或压力梯度表示。上覆岩层应力的计算公式为:式中S-上覆岩层应力,kg/cm2;ρb-区间平均体积密度,g/cm3;H-深度,m。岩石的体积密度与岩石骨架的密度、岩石孔隙流体的密度以及岩石孔隙度有关。下面是有代表性的各种岩石、矿物和流体的体积密度:表3-2常见岩石及液体平均密度物质平均密度g/--(平均)对于给定岩层的体积密度用以下公式加以定义:式中ρb-体积密度,g/cm3;φ-孔隙度,%;ρm-岩石骨架密度,g/cm3;df-孔隙流体密度,g/cm3;7、上覆岩层压力梯度(OverburdenPressureGradient)上覆岩层压力梯度是指单位高度上的上覆岩层应力。其计算公式为:式中POBG-上覆岩层压力梯度,kgf/cm2/m;S-上覆岩层压力,kgf/cm2;L-某段地层的厚度,m。8、基岩应力当一个固态的物体受到压力时,在其中某一点上测得的压力可能在不同的方向上并不相同。基岩应力这个术语就是用来描述固体物质的压力分布的。基岩应力的集中可以形成地层压力异常,并在很大程度上影响了岩石破裂压力。岩层的破裂压力又决定了油井的套管程序和允许使用的最大钻井液密度。因此,基岩应力是在分析地层压力异常成因及参数分析计算时不可忽视的因素。9、正常地层压力(NormalFormationPressure)正常地层压力是由所在地层以上的所有流体所施加给该地层的压力。上覆岩层压力全部由岩石骨架所承担,地层流体仅承载上覆孔隙液体的压力。因为水是岩石中普遍存在的流体,一个给定深度的正常地层压力是地层水密度的函数。地层水密度主要与地层水矿化度有关。10、异常地层压力(AbnormalFormationPressure)和压力异常(PressureAnoma