《井身结构设计》PPT课件

岩；钻进过程中的地层压力 H
监测和完钻后区块地层压力 统计分析。
adΒιβλιοθήκη 14地层压力理论及预测方法
Dc指数法预测的原理
D指数
钻速方程：
Vm
Kne( P Db
)d
D指数
0.0547 V
log
d
n
log 0.0684 P
Db
V:钻速,m/h;N:转速：r/min P:钻压,kN;Db:钻头尺寸,mm
异常地层压力
正常地层压力一般为盐 水液柱压力PW。不在正 常地层压力范围内的压 力称为异常地层压力。
异常低压
PP<Pw
异常高压
PP>Pw
H
a
P
Po Pw
10
地层压力理论及预测方法
异常低压产生原因
生产层长期开采衰竭 地下水位很低
异常高压产生原因
特点
异常高压地层与正常地层之间有一个封闭层
a
15
y
d
1.5
1
0.5
0
0
2
4
6
8
10
12
-0.5
-1
-1.5
log(x)
3.5 3
2.5 2
1.5 1
0.5 0 0
5
10
15
20
25
30
-log(0.0547V/N)
地层压力理论及预测方法
dc指数法预测的原理
dc指数
对钻井液密度变化进行修正
dc指数
dc
d
mN m
ρmN:正常地层压力梯度，g/cm3; ρm:实际钻井液密度， g/cm3;
第二章：井身结构设计
a
1
第二章：井身结构设计
第一节：地层压力理论及预测方法
Dc指数 声波时差 地震层速度法
第二节：地层破裂压力预测
理论计算 地破试验
第三节：地层坍塌压力预测 第四节：井身结构设计 第五节：生产套管尺寸设计（自学）
a
2
井身结构
定义
套管层次、套管下入深度以及井眼尺寸（钻头尺寸 ）与套管尺寸的配合。
骨架应力(matrix pressure)
由岩石颗粒之间来支撑的那 部分上覆岩层压力。
P0 Pp
a
Po
Pp
7
地层压力理论及预测方法
地层破裂压力(fracture pressure)
在井中，当地层压力达到某一值时会使地层 破裂，这个压力称为地层破裂压力。
地层坍塌压力(Caving pressure)
计算地层压力
提示
如有必要，必须对钻头尺寸进行校正；
一个构造上的正常压力可以通过多个井得到，以提 高预测的准确程度；
Dc指数预测地层压力所得到的结果可能与其它方法 所得到的结果不尽一致。
a
19
地层压力理论及预测方法
地层压力计算
反算法
p
dcnn
dcp
P——所求井深地层压力当量密度，g/cm3； n——所求井深正常地层压力当量密度，g/cm3 dCN——所求井深处正常趋势线上的dc指数值； dca——所求井深实际dc指数。
有效密度（当量密度）
钻井液在流动过程中有效地作用在井内的压 力为有效液柱压力
通过有效压力换算得到的液体密度称为等效 密度。
a
5
地层压力理论及预测方法
上覆岩层压力 PO
定义：
某处地层的上覆岩层压力是指覆 盖在该地层以上的地层基质（岩 石）和孔隙中流体（油气水）的 总重力造成的压力。
计算
a
17
地层压力理论及预测方法
d指数
dc指数
a
18
地层压力理论及预测方法
dc指数监测地层压力的方法
按一定深度取点，一般1.5－3m取一点，如果钻速 高可以5－10m一个点，重点井段1m一点，同时记 录每个记录点的钻头尺寸、钻速、钻压、转速、地 层水和钻井液密度。
计算dc指数
通过统计分析的方法建立正常压力趋势线
a
20
地层压力理论及预测方法
地层压力计算
等效深度法：若地层具有相同的dc指数，则 认为其骨架应力相等。
P p H 0 G H E (G 0 G N )
PP——所求深度的地层压力，MPa； H——所求地层压力点的深度，m； G0——上覆地层压力梯度，MPa/m； Gn——等效深度处的正常地层压力梯度，MPa/m HE——等效深度，m。
原因
沉积物的快速沉积 渗透作用 构造作用 储集层的机构
油田注水
a
11
地层压力理论及预测方法
压实效应
海面/地面
PO D
P P
a
12
地层压力理论及预测方法
流体运移
a
13
地层压力理论及预测方法
地层压力预测（监测）方法
Dc指数法 原理：机械钻速随压差的减 少而增加。正常情况下，钻 速随井深的增加而减小，Dc 增加，在异常地层压力地层 ，钻速增加而dc减小。 适用范围：岩性为泥岩、页
a
21
地层压力理论及预测方法
等效深度计算
H E(G 0G N)H0 G Pp
在等效深度处，地层骨 架应力相等
地层压力计算步骤
钻井参数录入
钻速、钻压、转速、地层 水密度、钻井液密度
计算dc指数
回归正常趋势线
H
计算地层压力
dc HE
H
a
22
地层压力理论及预测方法
P h0.009 H8(M 1a)P
ρ：液体密度,（g/cm3） H:液柱垂直高度，m
Ph
a
4
地层压力理论及预测方法
压力梯度(Pressure gradient)
单位高度（或深度）增加的压力值
G hP H h0.009 8M 1a/P m
在油田，为方便起见，有时压力梯度单位直 接用密度单位。或直接用压力系数的概念。
当井内液柱压力低于某一值时，地层出现坍 塌，我们称这个压力为地层坍塌压力。
在有异常压力段、使岩石的液体释放造成井 塌。
a
8
地层压力理论及预测方法
井底环空压力
1、不循环时：
P a0.0098H 1
2、钻进时：
Pb Ph Pfa
3、起下钻时：
Pb Ph Pg
Pg为起下钻波动压力
a
9
地层压力理论及预测方法
主要内容
确定套管的层数 确定各层套管的下深 确定套管尺寸与井眼尺寸的配合
影响因素
地层压力（地层压力、破裂压力、地层坍塌压力） 工程参数 地层必封点
a
3
地层压力理论及预测方法
静液柱压力（Hydrostatic pressure） Ph
定义
静液压力是由液柱重力引起的 压力。
计算
P 0 0 . 0H 0 1 9 r m 8 1
P0：上覆岩层压力；MPa；Φ：无量纲的小数 ρrm:岩石基质密度，g/cm3； ρ:地层空隙中流体密度，g/cm3； H：井深，m.
a
Po
6
地层压力理论及预测方法
地层压力( Formation Pressure) PP
地层压力是指作用在岩石孔 隙流体（油气水）上的压力 ，也叫地层孔隙压力。