钻井液密度的确定培训教材

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1.1安全钻井时钻井液密度确定的基本原理

一级井控的目的是防止地层液体进入井内，为此需保持井底压力略大于地层压力。要实现近平衡，需研究怎样最合理地确定压井液密度。

井眼的裸眼井段存在着地层孔隙压力、压井液柱压力和地层破裂压力。三个压力体系必须满足以下条件：

P f≥P m≥P p 2-16 式中：P p—地层孔隙压力；P m—压井液柱压力；P f—地层破裂压力。

所确定的压井液密度还要考虑保护油气层、防止粘卡满足井眼稳定的要求。为确保一级井控成功，在各种作业中，均应使井底压力略大于地层压力，这样可达到近平衡钻井和保护油气层的目的。

如果在钻井过程中所采用的钻井液密度只有在井内钻

井液处于静止状态时才能平衡地层压力，那么，在起钻时，

由于抽汲压力的存在和起出钻柱液面下降等原因，井底压力

就会小于地层压力，从而造成井侵与溢流。

1.2钻井液密度的计算

通常确定压井液密度的原则是最小井底压力等于地层

压力。确定方法如下：

（1）公式计算法

压井液密度的确定可用以下公式计算

ρm=[102(P p-P sb-P dp)]/H

2-17 式中：ρm——压井液密度，g/cm3；P sb——抽吸压力，

MPa；P dp——起钻液面下降压井液柱压力减小值，MPa；P p——

地层压力，MPa；H——产层埋藏深度，m。

（2）附加当量密度

为了预防溢流，就必须在平衡地层压力所需的钻井液密

度的基础上再增加一个附加压力，这个附加压力应能平衡抽

汲压力等。因此，确定钻井过程中钻井液密度的公式是：

ρm=ρc+ρe 2-18

式中：ρm—钻井过程中的钻井液密度；ρc—地层压力当量钻井液密度；ρe—附加压力当量钻井液密度。

我们可以采用自动灌钻井液等方法，使起钻时液面下降高度减小或不下降。因此起钻时液面下降而减少的压力不大，有时可忽略不计。而抽汲压力是不可忽视的，只要钻柱上提，就会有抽汲压力，减小上提钻柱的速度，只能减小抽汲压力、但不能消除抽汲压力。影响抽汲压力的因素很多，其值变化范围较大。根据计算可知，抽汲压力一般为0.03-0.13g/cm3，国外要求把抽汲压力减小到0.036g/cm3左右，考虑到气侵对钻井液密度的影响，地层压力预报的误差等因素，附加压力应比抽汲压力略高。只有这样，才能在整个钻井过程中保证井底压力大于地层压力，以防止井侵与溢流。

中国石油天然气总公司对附加当量压井液密度值的规定如下：

油井：ρe=0.05～0.10g/cm3或1.5～3.5MPa；

气井：ρe=0.07～0.15 g/cm3或3.0～5.0MPa。

在实际工作中应根据灌钻井液的措施、钻井液粘切等性能、地层压力预报精度等条件在规定范围内合理确定ρe 值；

因为：ρc =

H P c 0098.0 所以：

ρm =H P c

0098.0+ρe

2-19

[例题]某井井深为3200m 时气层压力预报为50MPa ，试确定钻开该气层所需的钻井液密度。

解：附加压力当量钻井液密度ρe 取0.10g/cm 3； ρm =H P c

0098.0+ρe =50/（0.0098×3200）+0.10=1.69g/cm 3。

答：钻开气层时钻井液密度为1.69g/cm 3。

（3）根据井眼施工工况适当调整压井液的密度

由于在钻井中（特别是钻探井）对地层压力值了解得不确切，因此在施工中，应根据井的工况适时调整压井液密度，以免发生溢流或其他复杂问题。