超高压气井井底压力计算
中国石油大学油矿地质学第七章温压ppt(共44张PPT)
A点压降： PA = P1 + P2 + P3
2. 油层静止压力的确定
井点处油层静止压力：实测
关井一段时间后，用深井压力计直接测量
•油井测压力恢复曲线，水井测压力降落曲线
3. 油层静止压力等压图的编制与应用
井点处不同时刻油层静止压力的换算
不同时测试
不同时刻的压力值换算为 同一时刻的压力值
约为1 104Pa/m。
4. 地层压力 (孔隙流体压力)
Pf
概念：指作用于岩层孔隙内流体上的压力，
又称孔隙流体压力。
•在含油、气区域内的地层压力 又叫油层压力或气层压力。
地层压力 - 井底压力
生产压差
二、异常地层压力预测
回顾
内容
异常地层压力: 偏离静水柱压力的地层孔隙流体 压力，或称为压力异常。
1. 油层折算压力的概念
（1）折算压头
折算基准面
海平面 原始油-水（油-气界面） 或任意水平面
定义：井内静液面距某一折算基准面的垂直高度。
l=h+H-L
l----折算压头，m, h----静液柱高度，m;
L----井口至油层顶面（或中部） 的垂直距离，m;
H----井口海拔高度，m。
（静液面在折算面之下，折算压头取负值； 静液面在折算面之上，折算压头取正值；）
r----研究点与井筒轴的距离，m;
rn ----井筒半径，m;
Q----油井产量（地层条件下） m3/s;
---- 地层原油密度，Pa·s;
K---- 油层渗透率，m2 ;
h----油层有效厚度，m。
压力降落
呈对数关系
压降漏斗示意图
特殊情况下的压力系数和自喷系数计算方法
特殊情况下的压力系数和自喷系数计算方法李传亮;朱苏阳【摘要】压力系数是油气藏评价的基本参数,可以用来评价油气藏的压力状态.但是,在地形起伏较大的地区或高油气柱油气藏,用传统方法计算的压力系数会出现较大偏差.研究了压力系数计算出现偏差的原因,对于地形起伏较大的地区,主要是静水压力的计算出了偏差,把计算起始深度由地面改为潜水面,即可消除计算偏差.对于高油气柱油气藏,选取油气柱中部深度计算压力系数,即可消除计算偏差.油气藏压力-深度关系曲线的截距值,即油气藏流体流到地面的剩余压力,定义为油气藏流体的自喷系数,自喷系数越大,油气藏流体的自喷能力就越强.【期刊名称】《新疆石油地质》【年(卷),期】2016(037)002【总页数】3页(P246-248)【关键词】油气藏;地层压力;静水压力;压力系数;异常高压;自喷系数【作者】李传亮;朱苏阳【作者单位】西南石油大学石油与天然气工程学院,成都610599;西南石油大学石油与天然气工程学院,成都610599【正文语种】中文【中图分类】TE618.13油气藏的压力状态可用绝对压力和相对压力（压力系数）2个指标进行评价。
按地层压力（绝对压力）可以将油气藏分为低压油气藏（地层压力低于20 MPa）、中等压力油气藏（地层压力20～40 MPa）、高压油气藏（地层压力40～60 MPa）和超高压油气藏（地层压力大于60 MPa）[1]。
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[2]。
按压力系数可以将油气藏分为异常低压油气藏（压力系数小于0.8）、正常压力油气藏（压力系数0.8～1.2）和异常高压油气藏（压力系数大于1.2）[3]。
地层流体的自喷能力与绝对压力没有直接关系，而与相对压力有一定的关系，即压力系数越高，地层流体的自喷能力就越强。
在过去相当长的时间内，压力系数的使用一直未出现问题[4-8]。
但是，随着山区和塬上油气资源的开发，压力系数出现了令人匪夷所思的现象，一个油气藏的压力系数变化范围很大，即可以是异常高压，同时又可以是正常压力，有时候甚至还可以是异常低压，让开发管理人员无所适从。
第2章 井下各种压力的概念及其相互关系
第二章 井下各种压力的概念及其相互关系一 压力压力是井控工作中最主要的概念之一。
正确理解井下各种压力的概念及其相互关系对于掌握井控技术和防止井喷是非常重要的。
1、压力的定义压力也称压强，是指物体单位面积上所受的垂直力。
2、压力的数学表达式SF P 式中：P —压力，N/m 2F —作用于面积S 上的垂直力，NS —面积，m 23、压力的单位及换算压力的国际标准制单位是帕斯卡，简称帕，符号是Pa 。
1帕就是1 m 2面积上受到1N 的垂直力时形成的压力，即 1Pa = 1 N/m 2压力的单位帕是一个相对较小的单位。
为了现场应用的方便，常使用千帕(KPa)和兆帕(MPa)两个单位，即1 MPa=1000 KPa=106 Pa与过去常用的工程大气压(kgf/cm 2)的换算关系是1 MPa= 10.194 kgf/cm2 1 kgf/cm 2= 98.067 KPa粗略计算时，可认为1 kgf/cm 2 = 100 KPa = 0.1MPa另外，压力的国际工程单位是巴(bar)，1bar=1.01972kgf/cm 2 英制中，压力的单位是psi 。
1psi 即1平方英寸面积上受到1磅的垂直力。
与兆帕的换算关系是 1000psi= 6.895MPa二静液压力1、静液压力的定义静液压力是由静止液体的重力产生的压力。
其大小取决于液体的密度和液体的垂直高度，与液体的断面形状无关。
2、静液压力的计算P=ρgH式中：P--静液压力，MPaρ--液体密度，g/cm3g--重力加速度，0.00981H--液柱的垂直高度，m在陆上钻井作业中，H为井眼的垂直深度，起始点自转盘面算起，液体的密度为钻井液的密度。
例1 某井钻至井深2000米处，所用钻井液密度为1.2 g/cm3,求井底处的静液压力。
解：P=ρgH = 1.2×0.00981×2000 = 23.5 MPa三地层压力1、地层压力的定义地层压力是指地下岩石孔隙内流体的压力，也称孔隙压力。
井下各种压力及其相互关系
第二节井下各种压力及其相互关系一、压力的概念1、压力σ压力是指物体单位面积上所受的垂直力。
常用单位帕斯卡（Pa）、千帕（kPa）、兆帕（MPa）。
1Pa=1N/m21kPa=1×103Pa1Mpa=1×106Pa它与过去的工程大气压的换算关系是：1MPa=10.194 kgf/cm2或1kgf/cm2=98.067 kPa英制中，压力的单位是每平方英寸面积上受多少磅的力（psi）1psi=6.895kPa2、压力梯度压力梯度指的是每增加单位垂直深度，压力的变化量。
G=P/H= gρ式中G：压力梯度MPa/m；P：压力Mpa；H: 深度。
公制中g＝0.0098m/ s2英制中g=0.052ft/s2钻井液液柱压力P=0.052ρH压力梯度G=0.052ρ式中P：钻井液液柱压力，1磅／英寸2简称1psi；ρ：钻井液密度，1磅／加仑（美），简称1ppg；H：液柱高度，英尺ft。
单位换算：1ppg=0.1198g/cm31ft=0.3048m3、压力的表示方法（1）用压力的具体数值来表示。
例如：地层压力为35Mpa。
（2）用地层压力梯度来表示。
在对比不同深度地层的压力时，可消除深度的影响。
如：地层压力为0.012Mpa／m。
（3）用钻井液当量密度来表示。
某点压力等于具有相当密度的钻井液在该点所形成的液柱压力。
ρp＝P p／0.0098H如：某地层压力为1.70g/cm3。
（4）用压力系数来表示。
压力系数是某点压力与该深度处淡水的静液压力之比。
数值上与当量钻井液密度相同，只是无量纲。
如：地层压力为1.70。
二、井内压力系统及各种压力概念1、静液压力静液压力是指静止的液体重力产生的压力，钻井中的静液压力实际上是钻井液液柱压力p m（或称浆柱压力）。
P m=0.0098ρm H式中ρm：钻井液密度g/cm3；H：钻井液液柱高度m；P m：钻井液液柱压力MPa。
2、地层压力地层压力是指作用在地层孔隙内流体上的压力，也称地层孔隙压力。
地层压力公式
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 。
高温高压气井完井工艺介绍
高温高压气井完井工艺介绍
高温高压气井是指井底温度高于150℃，井口压力高于70MPa的气井。
这类气井的开发难度较大，需要采用特殊的完井工艺来确保井口安全和生产效率。
下面将介绍高温高压气井完井工艺的主要内容。
1.井口安全措施
高温高压气井的井口安全措施是完井工艺的重中之重。
首先，需要在井口设置防喷器和防爆器，以防止井口喷出高温高压气体和引起爆炸。
其次，需要在井口设置安全阀，当井口压力超过设定值时，安全阀会自动打开，释放部分气体，以保证井口安全。
2.井筒完井
井筒完井是指在井筒内部设置完井管柱，以保证井筒的完整性和稳定性。
在高温高压气井中，井筒完井的重要性更加突出。
井筒完井需要选择高强度、高温耐受性好的材料，如钛合金、镍基合金等。
同时，需要采用特殊的完井管柱设计，以适应高温高压环境下的井筒变形和应力变化。
3.井底完井
井底完井是指在井底设置完井装置，以保证井底的安全和生产效率。
在高温高压气井中，井底完井需要采用特殊的装置，如高温高压阀
门、高温高压泵等。
同时，需要对井底进行特殊的处理，如加强井底固化、防腐蚀等。
4.井口生产控制
高温高压气井的生产控制需要采用特殊的控制系统，以确保井口生产效率和安全。
控制系统需要具备高温高压环境下的稳定性和可靠性，同时需要具备远程监控和控制功能，以便及时处理井口异常情况。
高温高压气井完井工艺是一项复杂的工程，需要采用特殊的技术和装备。
在完井过程中，需要注重井口安全、井筒完整性、井底安全和生产控制等方面的问题，以确保高温高压气井的安全和生产效率。
超高压气井井底压力计算
超高压气井井底压力计算
超高压气井井底压力的计算公式是：Pwf=(ρgh+πt/3+Pd)+Pr；其中，Pwf为井底压力，ρ为井内液体密度，g为重力加速度，h为井深，π为
吞吐气体压力，t为吞吐气体流量，Pd为井口地层压力，Pr为井口抽放
蒸气压力。
通常情况下，井底压力的计算可以分为以下几步：首先计算井深h，
获得ρ；然后计算πt/3+Pd；最后，把Pr加入公式中就可以得出井底压
力Pwf。
需要注意的是，由于参与计算的变量涉及多个不同的因素，如果
其中一个变量发生变化，井底压力也会发生变化。
因此，在计算井底压力时，应确保所有参与计算的变量都是最新的、准确的数据。
高温高压气井环空压力异常原因分析及预防措施
• 52 •PETROLEUM TUBULAR GOODS & INSTRUMENTS2020年12月-失效分析与预防-高温高压气井环空压力异常原因分析及预防措施赵密锋，胡芳婷,耿海龙(中国石油塔里木油田公司新疆库尔勒841000)摘 要：高温高压气井环空压力异常严重影响气井井筒的完整性，也是影响高温高压气井安全生产的重要因素。
通过对塔里木油田高温高压气井环空压力异常井统计和典型井油管接头密封失效分析，结果表明，高温高压气井环空压力异常的主要原因是油管接头发生泄漏，使油管内的天然气泄漏至套管内，而油管接头发生泄漏是由于油管接头的压缩效率较低。
高温高压气井所选接 头需通过ISO 13679 CAL !试验,且应满足压缩效率为100%的要求，同时进行补充振动试验,并且在振动条件下油管接头不发生 泄漏是预防高温高压气井环空压力异常的有效措施。
现场选择压缩效率为100%的特殊螺纹接头油管，环空压力异常井比例由原来的18.9%下降为3.3%，说明高温高压气井选择高压缩效率接头可有效降低环空压力异常比例，即油管接头压缩效率越高，环空 压力发生异常的概率越低。
关 键 词：高温高压气井；环空压力异常;压缩效率;预防措施中图法分类号:TE931 文献标识码:A 文章编号：2096 -0077(2020)06 -0052 -07DOI ：10.19459/j. cnki. 61 - 1500/te. 2020. 06. 012Failure Analysis and Prevention Measures of SustainedCasing Pressurr in HPHT Gas WellZHAO Mifeng, HU Fangting, GENG Hailong(PetroChina Tarim OilField Company , Korla , Xinjiang 841000, China)Abstraci :In the production process of high-temperature and high-pressure ( HTHP) gas wells, abnormaO annulus pressure is the most im-portani well integety problem. It is also an important factoe restricting the safe production of gas wells. Based on the statisticc of abnormalannulus pressure wells and failure analysis of tubing jointt in typiccl wells , it is believed that the main reason foe sustained ccsing pressure of HTHP gas weH is tubing-ccsing channeling ccused by tubing joint leakage. Furthermore , tubing leakage is obviousty related t 。
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&" ,-. 以 上 的 超 高 压 气 井 井 底 压 力 除 34/、 直接下井下压力计实测往往是不可能 56/ 作业外， 的。用井口压力计算井底压力， 又在相当长一段时 间受 47.89:8;— <.7= 气体偏差系数图版对比压力的 限制， 直到 ’(&$ 年建立了适用于 &" > ’$" ,-. 范围 内的 47.89:8; # <.7= 图版以后， 超高压气井井底压力 才得以实现。
（-）
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表’ 分析项目 甲烷 0.# 乙烷 0’ .* 丙烷 0, .) 异丁烷 E0# .$! 正丁烷 ;0# .$! 异戊烷 E0( .$’ 正戊烷 ;0( .$’ 已烷以上 0*
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<)($ 井 =, >’ 气层天然气 5D= 成果表 摩尔百分比 "& 8 ,& ! 8 ), ! 8 !" ! 8 !$! ! 8 !$! ! 8 !!, ! 8 !!$ 分析项目 二氧化碳 氧-氩 氮 氦 氢 硫化氢 — — 相对密度 临界温度 （3） 临界压力 （456） 摩尔百分比 $ 8 $( ! 8 !! ! 8 (, ! 8 !$! ! 8 !!! — — — ! 8 (&,, $"’ 8 &’ # 8 *,$,
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!
$/0 5 67
（1%）
业已发现， 在 1) = $/0 = ,) 范围内， 对于 1 5 1 = 气体偏差系数 " 与 #/0 = , 5 ) 的某一对比温度 #/0 ； 对比压力 $/0 成一线性关系： " （ ） $/0 （ （1(） 9 $/0 ） & " （ ） 1/ . $/0 取 ) 7 * 为积分下限， 则式 （1%） 右端可写为：
( , *. 式中： " —气体的压力， ,-.； ) —气体的体积， A+ ；
! ") @! *+, -@
（+）
+ —气体的摩尔量， <AEF； ( —气体的质量， <;； . —气体的分子量， <; B <AEF； , —通用气体常数， ,-. G A+ （ B <AEF G H） * —井眼内气体平均偏差系数； - —井眼内平均气体温度， H。 由式 （+） 可推得气体的密度为： !)I(& "#" （$） , *若将气体的密度单位， 由 <; B A+ 改为 ; B CA+ 表 可写为： 示时， 则式 （$）
［1］ 到以下回归方程 ：
当 )" . "*. 时 : & （ 3 ) 5 ))*$* . / ) 5 1()11 ）#/0 * 3 （ 3 （ 3 ) 5 ))..* . / ) 5 *()*$） ) 5 )1.1% . / 1 5 *1*1$） #/0 3 （*1） ; & （ 3 ) 5 )))’, . / ) 5 )**’$ ）#/0 * 3 （ 3 （ 3 ) 5 ))*%’ . / ) 5 *1’$,） ) 5 ))**$ . / ) 5 1*%-*） #/0 / （**） < & 3（ 3 ) 5 ))*$* . / ) 5 1%.(’ ）#/0 /（ 3
4
)2*
（ 9 $/0 ） + $/0
（1-）
对式 （1-） 右端每一项， 又可表示为： 9 $ ） +$ !（
/0 )2* $/0 /0
（ $/0 ） （*)） 3 : 8 ;$/0 8 < :>
根据 57 ?7 4@##@A、 B7 B6CD6E6>、 ?7 F 7 B9!@G 的成 果， 在 1) = $/0 = ,) 和 1 7 1 = #/0 = , 7 ) 的范围内， 得
- 1( * * * + ) *2$’’% 0 1) " # ’ %& + $ &) * 3 ’ $ $, (
（11）
式中各参数的单位： ’%& 为 !, " +； $ 为 456； ;为 8， ) 和 ( 为 !。 当 ’%& 的单位为 1), !, " +， ( 的单位为 <! 表示 式得： 时， 由式 （11） 12,**, 0 1) - * , "* #* ’ * *(2$-($ "# + $ %& +) / /（ $ (. "+ + ) *2$’’% 0 1) " # ’ %& + $ （1*） 0 *3 &) $ $, (’ 在气体沿采气管稳定流动的条件下， 由于动能 影响的压头变化很小， 通常忽略不计。因此， 当式 （1*） 的最后一项等于 ) 时得：
（ 3 ) 5 ))%%1 . / ) 5 (1)%.） ) 5 )1’%’ . / 1 5 )(*,.） #/0 3 （*,） 当 *." . "1)) 时 （1.） : & （ 3 ) 5 ))1.-’ . / ) 5 *-%,,$ ） #/0 * / （) 5 ))-$%( . 3 1 5 $$’*-)） （) 5 ))1-$, . 3 ) 5 ’*-$’(） #/0 3 （*’） ; & （ 3 ) 5 )))1%1 . 3 ) 5 )1-11* ） #/0 * /
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（’）
!# @
!)I(& J ’" # +"#" （%） , *根据真实气体的状态方程式， 可以写出井眼条
件下的气体流量和地面标准条件下气体流量的关系 式为： "01*/ "-01 01 式中： /# —井眼条件下的气体流量， A+ B 9； /# @ /01 —地面标准条件下的气体流量， A+ B 9； "01 —地面标准压力， ,-.； -01 —地面标准温度， H。 气体在采气管内的平均速度可由下式表示： %@ $ /# ! )*$"" #& （&） （*）
表$ 工作制度 第一工作制度 第二工作制度 第三工作制度 <)($ 井 =, >’ 气层稳定试井数据表 套压 （456） *, 8 ’! *’ 8 )! *’ 8 !! 产量 （$!# @, B 9） ,! 8 ’!)" ,, 8 !$,( ,) 8 !!,*
式中： #’ 3； ( —校正视临界温度， )’ 456； ( —校正视临界压力， #( —视临界温度， 3； )( —视临界压力， 456； 由下式计算： !—视临界温度校正系数， !2" $2* ［ （ -+ , - -./ ） % （ -+ , - -./ ） ］ - $( ! + $’!
收稿日期：!""! # "$ # !%；修回日期：!""! # "& # "’
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作者简介： 谭玉春， 工程师， 任油气测试中心综合试油队队长， 长期从事油藏工程的工作。地址： ’()& 年毕业于合肥工业大学计算机专业， （*’)"""） 四川省德阳市淮河街 ’’ 号， 电话： （")+)） !$"(*)’。
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