地层压力

地层压力(formation pressure)是指由于沉积物的压实作用，地层中孔隙流体(油、气、水)所承受的压力，又称之孔隙流体压力(pore fluid pressure)或孔隙压力(pore pressure)。

正常压实情况下，孔隙流体压力与静水压力一致，其大小取决于流体的密度和液柱的垂直高度，凡是偏离静水压力的流体压力即称之为异常地层压力(abnormal pres．sure)，简称异常压力。

孔隙流体压力低于静水压力时称为异常低压或欠压，这种现象主要发现于某些致密气层砂岩和遭受较强烈剥蚀的盆地。

孔隙流体压力高于静水压力时称为异常高压或超压，其上限为地层破裂压力(相当于最小水平应力)，可接近甚至达到上覆地层压力。

地层压力分类常用的指标是地层压力梯度(单位长度内随深度的地层压力增量，单位为MPa／km)和压力系数(实际地层压力与静水压力之比)。

本文来自: 博研石油论坛详细出处参考/thread-27166-1-5-1.html压力系数：指实测地层压力与同深度静水压力之比值。

压力系数是衡量地层压力是否正常的一个指标。

压力系数为0.8~1.2为正常压力，大于1.2称高压异常，低于0.8为低压异常。

摘自《油气田开发常用名词解释》压力梯度：首先理解什么是梯度：假设体系中某处的物理参数(如温度、速度、浓度等)为w，在与其垂直距离的dy处该参数为w+dw，则其变化称为该物理参数的梯度，也即该物理参数的变化率。

如果参数为速度、浓度或温度，则分别称为速度梯度、浓度梯度或温度梯度。

当涉及到压力的变化率时，即为压力梯度。

区别之处就在于，压力系数为衡量地层压力是否正常的一个指标，压力梯度为压力的变化率。

压力系数就是实际地层压力与同深度静水压力之比。

压力梯度即地层压力随深度的变化率。

地层的压力系数等于从地面算起，地层深度每增加10米时压力的增量。

压力梯度是指地层压力随地层深度的变化率。

储集层的基本特征是具孔隙性和渗透性，其孔隙渗透性的好坏、分布规律是控制地下油气分布状况、油气储量及产量的主要因素。

各种地层压力计算地层压力是指地下岩层所受到的压力。

在石油勘探和地质工程中，准确计算地层压力对于预测油气储层性能、设计井筒参数和工程安全至关重要。

本文将介绍几种常见的地层压力计算方法，包括密度剖面法、对比法、拟地应力法和井壁稳定条件法。

密度剖面法是一种常用的地层压力计算方法。

该方法基于密度与深度之间的关系，通过测量岩石样品的密度和计算地下岩层密度剖面来估算地层压力。

具体步骤为：首先收集岩石样品，测量样品的饱和密度和相对含油饱和度。

然后，根据样品所在位置的深度信息，计算不同深度的岩层密度。

最后，根据密度剖面曲线，计算不同深度的地层压力。

该方法的优点是计算过程简单，但缺点是需要收集大量的岩石样品，并且不考虑地层非均质性和其他地质因素的影响。

对比法是另一种常用的地层压力计算方法。

该方法基于已经钻取的邻井或相邻层位的地层压力数据，通过将邻井的地层压力与目标井的压力数据进行比较，得出目标井的地层压力。

具体步骤为：首先收集邻井或相邻层位的地层压力数据，并根据井深进行插值或推算，得到需要比较的井段地层压力。

然后，将邻井的地层压力与目标井的压力数据进行比较，通过拟合曲线或差值方法，计算目标井的地层压力。

该方法的优点是不需要进行岩石样品收集，但缺点是地质条件的差异可能导致不准确的估计。

拟地应力法是一种广泛应用于岩层力学研究和工程设计中的地层压力计算方法。

该方法基于地下岩层的应力状态，通过测量地质构造应力、地下水压力和重力压力等参数，计算地层压力。

具体步骤为：首先测量地质构造应力，包括水平和垂直应力。

然后，测量地下水压力，通过安装水井或压力传感器进行监测。

最后，根据重力压力和地下应力状态，计算地层压力。

该方法的优点是考虑了多种参数的综合影响，但缺点是在实际应用中需要进行复杂的测量和分析。

井壁稳定条件法是一种基于井筒稳定性原理的地层压力计算方法。

该方法基于井筒稳定的条件，通过测量井壁上的支撑力和岩层力来计算地层压力。

具体步骤为：首先测量井壁上的支撑力，包括摩阻力、周边应力和井壁附近岩石的强度。

地层压力系数
地层压力系数，是地层压力与静液柱压力之比。

它是用来判别地层压力是否异常的一个主要参数。

压力系数介于0.8-1.2，为正常地层压力；压力系数低于0.8，为低异常地层压力；压力系数大于1.2，为高异常地层压力；压力系数大于1.6，为超高压异常地层压力。

压力系数定义为实测地层压力与相同深度处静水压力的比值，为无因次量，用来衡量地层压力的异常程度。

压力系数高于1.2，为异常高压；低于0.8，为异常低压；介于0.8~1.2，为正常压力。

实测压力为有因次量，单位为MPa，用来划分高中低压。

压力低于20MPa，为低压；20~40MPa，为中等压力；40~60MPa，为高压；大于60MPa，为超高压。

实测压力为绝对压力，压力系数为相对压力。

两个评价方法是互相独立的，没有任何重叠，异常高压地层完全有可能是低压地层，而异常低压地层也完全有可能是高压地层。

地层压力公式1．静液压力Pm(1)静液压力是由静止液柱的重量产生的压力，其大小只取决于液体密度和液柱垂直高度。

在钻井中钻井液环空上返速度较低，动压力可忽略不计，而按静液压力计算钻井液环空液柱压力。

(2)静液压力 Pm 计算公式：Pm＝ 0.0098ρ mHm(2 —1)式中 Pm ——静液压力， MPa ；ρ m——钻井液密度， g／cm3 ；Hm ——液柱垂直高度，m。

(3)静液压力梯度 Gm 计算公式：Gm＝ Pm／ Hm ＝ 0.0098ρm(2 —2)式中 Gm ——静液压力梯度，MPa／m 。

2．地层压力Pp(1)地层压力是指地层孔隙中流体具有的压力，也称地层孔隙压力。

(2)地层压力 Pp 计算公式：Pp＝ 0.0098ρ pHp(2 —3)式中 Pp——地层压力， MPa；ρ p ——地层压力当量密度，g／ cm3 ；Hm ——地层垂直高度，m。

(3)地层压力梯度 Gp 计算公式：Gp＝ Pp／ Hp ＝ 0.0098ρp(2 —4)式中 Gp——静液压力梯度，MPa／ m。

(4) 地层压力当量密度ρp计算公式：ρp＝ Pp／ 0.0098Hm ＝102Gp(2 －5)在钻井过程中遇到的地层压力可分为三类：a.正常地层压力：ρp＝1.0～1.07g／cm3；b.异常高压：ρ p>1.07g／ cm3 ；c.异常低压：ρ p<1.0g／ cm3 。

3．地层破裂压力Pf地层破裂压力是指某一深度处地层抵抗水力压裂的能力。

当达到地层破裂压力时，使地层原有的裂缝扩大延伸或使无裂缝的地层产生裂缝。

从钻井安全方面讲，地层破裂压力越大越好，地层抗破裂强度就越大，越不容易被压漏，钻井越安全。

一般情况下，地层破裂压力随着井深的增加而增加。

所以，上部地层 ( 套管鞋处 ) 的强度最低，易于压漏，最不安全。

(1)地层破裂压力 Pf 计算公式：Pf＝ 0.0098ρ fHf(2 － 6)式中 Pf ——地层破裂压力，MPa；ρ f ——地层破裂压力当量密度，g／ cm3 ；Hf ——漏失层垂直高度，m 。

六、地层压力计算1、地层孔隙压力和压力梯度（1)地层孔隙压力H g p f p ⨯⨯⨯=-ρ310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 ； ρf ——地层流体密度,g/cm 3; g —-重力加速度，9。

81m/s 2；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ρm ，则，H g p m h ⨯⨯⨯=-ρ310式中，p h -—静液柱压力，MPa; ρm -—钻井液密度，g/cm 3； H ——目的层深度，m; g —-重力加速度，9.81m/s 2。

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HP G Pp =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])1[(1081.93o ρρΦ+Φ-⨯=-m H P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/cm 3； ρm ——岩石骨架密度，g/cm 3.（2)上覆岩层压力梯度HP G oo =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z p P p O σ+=式中，P o -—上覆岩层压力，MPa ； P p ——地层孔隙压力，MPa ；σz —-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)p p z f P P P +--=)(1σμμ式中， P f ——地层破裂压力(为岩石裂缝开裂时的井内流体压力）,MPa ； μ——地层的泊松比;σz -—有效上覆岩层压力，MPa ； P p —-地层孔隙压力，MPa.或 试P P P h f +=式中，P f —-地层破裂压力。

正常地层压力当量密度
地层压力是指地下岩石受到的压力，它是由岩石的重量和上面
的地层所施加的压力组成的。

正常地层压力是指在没有外部影响的
情况下，地层处于平衡状态时所受到的压力。

当地层处于正常状态时，压力会随着深度的增加而增加，这是由于上面的岩石重量和地
层本身的重量所导致的。

正常地层压力的大小取决于地层的深度、
岩石的密度和重力加速度等因素。

当量密度是指岩石的密度与地层压力的乘积，它反映了岩石在
地层中所受到的压力对岩石密度的影响。

当量密度可以用来描述岩
石在地下深部的物理性质，它是岩石力学性质的重要参数之一。

当
量密度的大小取决于岩石的实际密度和地层压力，通常以兆帕（MPa）或千克/立方米（kg/m³）为单位。

在实际地质勘探和工程中，正常地层压力和当量密度的准确计
算对于油气勘探、地质灾害防治、地下工程等方面具有重要意义。

通过对正常地层压力和当量密度的研究和分析，可以更好地了解地
下岩石的物理性质，为工程设计和施工提供科学依据。

因此，对于
正常地层压力和当量密度的研究具有重要的理论和实际意义。

地层压力系数地层压力系数是石油工程领域中一个重要的参数，用来描述油气地层中的岩石对地下井筒的压缩性质。

地层压力系数具有重要的理论和实践价值，对于正确评价地层压力、设计井筒工程和实现高效采油具有重要意义。

地层压力系数的概念地层压力系数是指单位深度地层岩石的体积收缩率或体积弹性模量，通常用符号α表示。

在石油勘探开发中，地层压力系数的确定是井下工作的重要任务之一。

地层压力系数的大小受地层岩石的固结和岩石本身的性质影响。

地层压力系数的影响因素1.地层岩石类型：不同类型的岩石具有不同的地层压力系数，比如砂岩和泥岩的地层压力系数就有较大差异。

2.孔隙度：孔隙度越大，地层压力系数通常越小。

岩石孔隙度的大小会影响地层的压缩性。

3.地层深度：地层压力系数通常随着地层深度的增加而增加，因为深部岩石受地层以上压力的影响更大。

4.地质构造：地质构造对地层岩石的形成和演化具有重要影响，不同地质构造下的岩石地层压力系数可能存在显著差异。

地层压力系数的应用1.井下地层压力预测：利用地层压力系数可以预测井下地层的压力情况，指导井下作业的进行。

2.井筒封固设计：地层压力系数也是设计井筒封固方案的重要参数，有助于确保井筒的稳定性和安全性。

3.采油效率提升：正确评价地层压力系数可以帮助优化采油工艺，提高采油效率和产量。

结语综上所述，地层压力系数是石油工程领域中一个关键的参数，对于石油勘探开发和生产具有至关重要的意义。

地层压力系数的准确测定和合理应用可以帮助实现石油资源的高效利用，提高油田的开发水平。

希望通过对地层压力系数的认识，能够促进石油工程技术的不断创新和发展。