钻井工程地质条.ppt

第一章 钻井的工程地质条件
第一章 钻井的工程地质条件 第一节 地下压力特性
一、地下各种压力的概念
（一）静液压力（hydrostatic pressure）
静液压力是由液柱自身的重力所引起的压力。
ph=
式中：ph — 静液压力, MPa；
ρ— 液体的密度,g/cm3；
H — 液柱的垂直高度，m。
压力梯度，表示静液压力随高度或深度的变化。 Gh＝ ph / H＝
淡水或淡盐水，Gh= MPa/m；
盐水， Gh= MPa/m。
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（二）上覆岩层压力（Oveburden pressur）
地层某处的上覆岩层压力是该处以上地层岩石基质和岩石孔隙中流体总重力所产生的压力，用 p0 表示。


式中：p0 — 上覆岩层压力，MPa；
H — 地层垂直深度,m；
φ — 岩石孔隙度，%；
ρma— 岩石骨架密度，g/cm3；
ρ — 孔隙中流体密度，g/cm3。
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上覆岩层压力随深度增加而增大。
。
式中：G0 — 上覆岩层压力梯度，Mpa/m；
poi — 第i层段的上覆岩层压力，MPa；
Hi — 第i层段的厚度，m。
ρoi — 第i层段的平均密度，g/cm3。
上式计算的是上覆岩层压力梯度的平均值。
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（三）地层压力（formation pressue）
地层压力是指岩石孔隙中的流体所具有的压力，也称地层孔隙压力（formation pore pressue），用pp 表示。石钻
异常地层压力 地层压力大于或小于正常地层压力。
超过正常地层静液压力的地层压力(pp>ph)称为异常高压。
而低于正常地层静液压力的地层压力(pp <ph)称为异常低压。
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（四）基岩应力（matrix stress）
基岩应力是岩石颗粒间相互接触支撑的那一部分上覆岩层压力，亦称有效上覆岩层压力、骨架应力或颗粒间压力。
上覆岩层压力、地层压力和基岩应力之间的关系是：
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Po 、 Pp 和σ之间的关系可用下图表示
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（五）异常压力的成因
异常低压和异常高压统称为异常压力（abnormal pressure）。
1． 异常低压（abnormal low pressure）
／m（即正常地层压力梯度）的是异常低压。
产生异常低压的原因
（1） 生产多年而又没有压力补充的枯竭油气层。
（2） 地下水位很低。
2．异常高压（abnormal high pressure）
／米的是异常高压。
异常高压的形成是多种因素综合作用的结果，这些因素与地质作用、构造作用和沉积速度有关。目前人们公认的成因有：
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异常高压的成因

（1）沉积物的快速沉降，压实不均匀。
从沉降压实的原理来看，在正常压实的地层，随着深度的增加，岩石越致密，密度越大，孔隙度越小，强度越高。
欠压实地层的岩石密度低，孔隙度大。
（2）水热增压。
（3）渗透作用。
（4）构造作用。
异常高压必然是一个被圈闭的密封系统，即它的顶部是一个致密的盖层。这个盖层阻碍了流体的散逸，导致欠压实和异常高压。