【石油技术】现场地层压力计算公式

1、地层孔隙压力和压力梯度

(1)地层孔隙压力

式中，P_p——地层孔隙压力(在正常压实状态下，地层孔隙压力等于静液柱压力)，MPa；

ρ_f——地层流体密度，g/cm³；

g——重力加速度，9.81m/s²；

H——该点到水平面的重直高度(或等于静液柱高度)，m。

在陆上井中，H为目的层深度，起始点自转盘方钻杆补心算起，液体密度为钻井液密度ρ_m，则，

式中，p_h——静液柱压力，MPa；

      ρ_m——钻井液密度，g/cm³；

      H——目的层深度，m；

      g——重力加速度，9.81m/s²。

在海上钻井中，液柱高度起始点自钻井液液面(出口管)高度算起，它与方补心高差约为0.6～3.3m，此高差在浅层地层孔隙压力计算中要引起重视，在深层可忽略不计。

(2)地层孔隙压力梯度

式中  G_p——地层孔隙压力梯度，MPa/m。

      其它单位同上式。

2、上覆岩层压力及上覆岩层压力梯度

   (1)上覆岩层压力

式中  P_o——上覆岩层压力，MPa；

 H——目的层深度，m；

Φ——岩石孔隙度，％；

ρ——岩层孔隙流体密度，g/cm³；

ρ_m——岩石骨架密度，g/cm³。

(2)上覆岩层压力梯度

式中，G_o——上覆岩层压力梯度，MPa/m；

P_o——上覆岩层压力，MPa；

H——深度(高度)，m。

(3)压力间关系

式中，P_o——上覆岩层压力，MPa；

    P_p——地层孔隙压力，MPa；

      σ_z——有效上覆岩层压力(骨架颗粒间压力或垂直的骨架应力)，MPa。

3、地层破裂压力和压力梯度

(1)地层破裂压力(伊顿法)

式中， P_f——地层破裂压力(为岩石裂缝开裂时的井流体压力)，MPa；

    　 μ——地层的泊松比；

     　σ_z——有效上覆岩层压力，MPa；

    　 P_p——地层孔隙压力，MPa。

或

式中，P_f——地层破裂压力。MPa；

    　P_h——液柱压力，MPa；

P_试——试验时地层破裂时的立管压力，MPa。

(2)破裂压力当量密度

式中，ρ_f——破裂压力当量密度，g/cm³；

      ρ_m——试验时所用钻井液密度，g/cm³；

      P_L——试验时地层漏失压力，MPa；

      H——裸眼段中点井深，m。

(3)地层破裂压力梯度

式中  G_f——地层破裂压力梯度，MPa/m；

   　 P_f——地层破裂压力，MPa。

4、激动压力和抽汲压力计算

(1)层流情况下：

(2)紊流情况下：

式中,  v——环空流速，cm/s；

D_p——管子外径，cm；

D_h——井眼直径，cm；

n——流性指数，无因次；

K——稠度系数，达因.sⁿ/cm²；

 L——管柱长度，cm；

ρ——钻井液密度，g/cm³；

f——摩阻系数。

5、摩阻系数计算

6、环空流速计算

(1)封闭一关泵情况下(下钻下套管)：

下为正，起为负。

(2)封闭、开口一开泵(划眼、活动套管)：

(3)开口一开泵(一般起下钻)：

式中， v_p——钻具平均起下速度，m/s；

D_p——钻具外径，m；

D_pi——钻具径，m；

D_h——井径，m；

D_泵——泵排量，m³/s；

Q_i——钻井液进入钻具的量。

7、dc指数方程计算：

式中，T——钻时，min／m；

N——转盘转速，rpm；

W——钻压，KN；

D——钻头直径，mm；

      ρ_n——正常压力层段地层水密度，g/cm³；

     ρ_m——实际使用的钻井液密度，g/cm³。

8、正常趋向线

  通过下面的dc和井深之间的线性关系来表示：      

式中  y——井深，m；

x——dc指数；

b——y轴截距；

α——斜率；

     ——回归相关系数。