鉆井工程地質(zhì)條件壓力學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1第一頁，共25頁。iioiioioDDDpG00981. 0（1-6）第1頁/共25頁第二頁，共25頁。為異常低壓。為異常低壓。第2頁/共25頁第三頁，共25頁。骨架應(yīng)力或顆粒間壓力，用骨架應(yīng)力或顆粒間壓力，用表示。表示。(1-7) (1-7) poPP第3頁/共25頁第四頁，共25頁。（五）地下各種（五）地下各種( zhn)( zhn)壓力的關(guān)系壓力的關(guān)系 上覆巖層壓力由巖石骨架上覆巖層壓力由巖石骨架和孔隙中的流體共同承擔(dān)，和孔隙中的流體共同承擔(dān)，因此上覆巖層壓力、地層壓因此上覆巖層壓力、地層壓力和基巖應(yīng)力力和基巖應(yīng)力(yngl)之間存之間存在以下關(guān)系：在以下關(guān)系： 當(dāng)當(dāng)po一定時，

2、一定時，減小，減小，pp增大，增大， 0，pp po。所以，地層的孔隙壓力增大所以，地層的孔隙壓力增大，基巖應(yīng)力，基巖應(yīng)力(yngl)必然減小必然減小。popp第4頁/共25頁第五頁，共25頁。第5頁/共25頁第六頁，共25頁。建立起靜液壓力條件。建立起靜液壓力條件。在地層被不滲透的圍柵包圍，流體被圈閉在地在地層被不滲透的圍柵包圍，流體被圈閉在地層的孔隙空間內(nèi)不能自由層的孔隙空間內(nèi)不能自由流通（稱之為水力學(xué)封閉系統(tǒng)）的條件下，隨著地流通（稱之為水力學(xué)封閉系統(tǒng)）的條件下，隨著地層的不斷沉積，上覆巖層層的不斷沉積，上覆巖層壓力逐漸增大，而圈閉在地層孔隙內(nèi)的流體排不出壓力逐漸增大，而圈閉在地層孔隙內(nèi)

3、的流體排不出去，必然承受部分上覆巖去，必然承受部分上覆巖層重力。結(jié)果是地層流體壓力升高，地層得不到正層重力。結(jié)果是地層流體壓力升高，地層得不到正常壓實，孔隙度相對增大，常壓實，孔隙度相對增大，巖石密度相對減小，基巖應(yīng)力相對降低。這種作用巖石密度相對減小，基巖應(yīng)力相對降低。這種作用稱為欠壓實作用。稱為欠壓實作用。第6頁/共25頁第七頁，共25頁。 第一節(jié)第一節(jié) 地下壓力地下壓力(yl)特性特性正常(zhngchng)地層壓力的形成異常高壓(goy)的形成第7頁/共25頁第八頁，共25頁。第8頁/共25頁第九頁，共25頁。聲波（縱波）在單位距離地層聲波（縱波）在單位距離地層內(nèi)的傳播時間稱為聲波時差

4、。內(nèi)的傳播時間稱為聲波時差。式中：式中：tt聲波時差；聲波時差； 巖 層 密 度 ，巖 層 密 度 ，=f()=f()； E E 巖石的彈性模量；巖石的彈性模量； 巖石的泊松比。巖石的泊松比。對于一定的巖性（泥頁巖），對于一定的巖性（泥頁巖），tf()tf()。)1 (3)1 (Et（1-8）第9頁/共25頁第十頁，共25頁。tttmfmt（1-9）cDe0（1-10）ttttmfm00（1-11）cDmmetttt)(0（1-12）第10頁/共25頁第十一頁，共25頁。然偏離正常壓力趨勢線。據(jù)此可然偏離正常壓力趨勢線。據(jù)此可預(yù)測預(yù)測異常高壓，并可根據(jù)偏離程度的異常高壓，并可根據(jù)偏離程度的大小

5、大小定量計算地層壓力。定量計算地層壓力。第11頁/共25頁第十二頁，共25頁。3. 地層壓力的計算地層壓力的計算常用方法：經(jīng)驗常用方法：經(jīng)驗(jngyn)圖版法、當(dāng)量深度法圖版法、當(dāng)量深度法ntt當(dāng)量(dngling)密度g/cm3當(dāng)量密度：某深度地層壓力用等高液柱壓力等效時相當(dāng)?shù)囊后w密度。第12頁/共25頁第十三頁，共25頁。Dppp00981. 0第13頁/共25頁第十四頁，共25頁。面積流體重力基巖重力 poDodDD0)(00981. 0poPP上節(jié)小結(jié)上節(jié)小結(jié)(xioji)第14頁/共25頁第十五頁，共25頁。)/log()/log(dVbpcWnd （114）dVbpcWnd068

6、4.0log0547.0log（115） 在正常地層壓力條件下，若巖性和鉆井條件不變，機(jī)械鉆速隨井深增加而減小，則d指數(shù)隨井深增加而增大。鉆遇異常高壓層，由于地層欠壓實，機(jī)械鉆速增大，d指數(shù)則相對(xingdu)減小。據(jù)此可評價地層壓力。第15頁/共25頁第十六頁，共25頁。dncdd（116） 在正常壓力層段，若巖性和鉆井條件不變，機(jī)械鉆速隨井深增加而減小，則dc指數(shù)隨井深增加而增大。在半對數(shù)坐標(biāo)中，dc指數(shù)與井深呈線性關(guān)系，稱之為正常壓力趨勢線。 當(dāng)鉆遇異常高壓(goy)層，由于地層欠壓實，機(jī)械鉆速增大，dc指數(shù)則相對減小，偏離正常趨勢線。根據(jù)偏離程度可計算出地層壓力。第16頁/共25頁第

7、十七頁，共25頁。3. 地層壓力的計算方法地層壓力的計算方法 經(jīng)驗圖版法、經(jīng)驗公式經(jīng)驗圖版法、經(jīng)驗公式(gngsh)法、當(dāng)量（等效）深度法法、當(dāng)量（等效）深度法（1）經(jīng)驗公式）經(jīng)驗公式(gngsh)法法 ddcacnnp（117）（2）等效深度法）等效深度法 等效深度：若深度為等效深度：若深度為D的異常壓的異常壓力地層與正常力地層與正常(zhngchng)壓力段的壓力段的某一深度某一深度De處的地層具有相等的處的地層具有相等的dc指指數(shù)，則可以認(rèn)為兩處地層的壓實程度數(shù)，則可以認(rèn)為兩處地層的壓實程度相同，基巖應(yīng)力相等，即：若相同，基巖應(yīng)力相等，即：若dc(D)=dc(De)，則，則(D)= (D

8、e)。 De處：處：po(De)=(De)+pp(De) D處：處： po(D)= (De)+pp(D) pp(D)= po(D) po(De)+ pp(De) =GOD （GO Gpn)De （1-18）De第17頁/共25頁第十八頁，共25頁。第18頁/共25頁第十九頁，共25頁。三、地層破裂壓力（三、地層破裂壓力（ fracture pressure fracture pressure）1.1.井眼周圍巖石的受力狀態(tài)井眼周圍巖石的受力狀態(tài)（1 1）上覆巖層壓力）上覆巖層壓力popo（2 2）地層孔隙壓力）地層孔隙壓力pppp（3 3）水平地應(yīng)力）水平地應(yīng)力（4 4）鉆井液液柱壓力）鉆井液

9、液柱壓力phph有效地應(yīng)力（巖石骨架應(yīng)力）：有效地應(yīng)力（巖石骨架應(yīng)力）：有效垂直有效垂直(chuzh)(chuzh)地應(yīng)力（基巖應(yīng)力）地應(yīng)力（基巖應(yīng)力） 1=po 1=popppp有效水平地應(yīng)力有效水平地應(yīng)力 第一節(jié)第一節(jié) 地下壓力地下壓力(yl)特性特性（1-19）)(1()(1(1312pppp113322ph第19頁/共25頁第二十頁，共25頁。ph3322pppp裂縫張開(zhn ki)方向地層開裂條件地層開裂條件 Phpp+ 3321第20頁/共25頁第二十一頁，共25頁。 第一節(jié)第一節(jié) 地下地下(dxi)壓力特性壓力特性)(0pipfppKpp（1-21）)(2/ 13/ 1 (0ppfpppp（1-20）第21頁/共25頁第二十二頁，共25頁。 第一節(jié)第一節(jié) 地下地下(dxi)壓力特性壓力特性123)(10ppfpppp（1-22）tpOSSpfSppKpp)(12(（1-23）3ssK（1-24）式中：，由現(xiàn)場壓裂實驗數(shù)據(jù)(sh