淺談井控中壓力的表示方法

宋延靜

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶 163411）

在石油天然氣鉆井中，井控工作非常重要，要想做好井控工作，就必須了解井控中壓力的表示方法和相互之間的關(guān)系。

1 靜液壓力

1.1 靜液壓力的定義

靜液壓力是由靜止液體的重力產(chǎn)生的壓力。其大小取決于液體的密度和液體的垂直高度，與液體的斷面形狀無(wú)關(guān)。

2 靜液壓力的計(jì)算

在陸上鉆井作業(yè)中，H為井眼的垂直深度，起始點(diǎn)自轉(zhuǎn)盤面算起，液體的密度為鉆井液的密度。在英制中，用P=0.052ρH進(jìn)行計(jì)算（其中：P—靜液壓力，psi；ρ—液體密度，ppg；H—液柱垂直高度，ft）。某井鉆至井深10000ft處，所用鉆井液密度為12.5ppg，經(jīng)井底處的靜液壓力為6500psi。

2 密度換算系數(shù)

密度換算系數(shù)在英制中是0.052用來(lái)把密度轉(zhuǎn)換成壓力梯度，在公制中密度換算系數(shù)是0.0000981。壓力梯度的定義是由于流體密度原因流體單位深度壓力的增加值。在此處英制中密度用ppg(磅/加侖)測(cè)量，而深度用ft(英尺)測(cè)量，公制中密度用kg/m3(千克/立方米)測(cè)量，而深度用m(米)測(cè)量。

0.052是用1ft3(立方英尺)(1英尺長(zhǎng)×1英尺寬×1英尺高)方法得到的：用大約7.48gallon(加侖)流體灌滿1ft3(立方英尺)的容器，如果流體比重是1ppg(磅/加侖)，那么7.48gallon(加侖)流體總重量就是7.48lb(磅)或7.48lb/ft3(磅/立方英尺)，每 inch2(平方英寸)1ft(英尺)高的重量(psi/ft)可用總重量7.48除以144得到：7.48÷144=0.051944。

3 壓力的表示方法

我國(guó)石油鉆井現(xiàn)場(chǎng)有4種壓力表示方法。

（1）用壓力的單位表示。過(guò)去工程中常用的壓力單位是工程單位即kgf/cm2和工程大氣壓bar（巴），1巴相當(dāng)于10000Pa，過(guò)去規(guī)定一個(gè)大氣壓是1bar，阿特姆（atm）是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，相當(dāng)于101325Pa，過(guò)去也曾規(guī)定一個(gè)大氣壓是1atm，因?yàn)閱挝惠^大，而表示低壓力或要求精密測(cè)定壓力值時(shí)常采用國(guó)際單位Pa（帕）、kPa（千帕）、MPa（兆帕）或英制單位psi。

（2）用壓力梯度表示。提到某點(diǎn)壓力時(shí)，說(shuō)該點(diǎn)的壓力梯度，而不直接說(shuō)該點(diǎn)的壓力。其好處或方便之處是在對(duì)比不同深度地層中的壓力時(shí)，可消除深度的影響。而該點(diǎn)的壓力只要把梯度乘上深度即可得到。

流體在某點(diǎn)產(chǎn)生的力或壓力在英制中通常用psi(磅/平方英寸)或在公制單位中用bar(巴)來(lái)測(cè)量，為了計(jì)算給定密度流體單位長(zhǎng)度產(chǎn)生的壓力是多少我們使用壓力梯度這個(gè)概念。

壓力梯度通常用流體每米(英尺)深度產(chǎn)生的力來(lái)表示。壓力梯度的單位在英制中是psi/ft(磅/平方英寸/英尺)或在公制中是bar/m(巴每米)。為了求得壓力梯度我們必須把流體密度ppg(磅/加侖)轉(zhuǎn)換成psi/ft(磅/平方英寸/英尺)或把kg/m3轉(zhuǎn)換成bar/m。

壓力梯度=流體密度×換算系數(shù)

（3）用流體當(dāng)量密度表示。某點(diǎn)壓力等于具有相當(dāng)密度的流體在該點(diǎn)所形成的液柱壓力。這個(gè)密度常稱為鉆井液當(dāng)量密度。

施加任何壓力都會(huì)增加給定點(diǎn)的總壓力，如果施加壓力已知，那么能夠計(jì)算當(dāng)量泥漿密度。

當(dāng)量泥漿密度(EMW)是指作用于給定深度或地層上的總壓力(包括靜液壓力、節(jié)流壓力或回壓、施加的壓力、井涌附加壓力、循環(huán)壓力損失等)用泥漿密度表示。如果這些壓力已知，則當(dāng)量泥漿密度(EMW)可用下式計(jì)算：

當(dāng)量泥漿密度EMW=(壓力÷?lián)Q算系數(shù)÷相關(guān)點(diǎn)深度TVD)＋當(dāng)前泥漿密度

（4）用壓力系數(shù)表示。這是某點(diǎn)壓力與該點(diǎn)水柱靜壓力之比，無(wú)因次，其數(shù)值等于該點(diǎn)的鉆井液當(dāng)量密度。我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)人員常說(shuō)某井深處的壓力系數(shù)是多少，實(shí)際仍是當(dāng)量密度，只不過(guò)去掉了密度量綱，只言其數(shù)值罷了。

4 結(jié)束語(yǔ)

石油鉆井現(xiàn)場(chǎng)對(duì)壓力有4種表示方法：即用壓力的單位表示、用壓力梯度表示、用流體當(dāng)量密度表示和用壓力系數(shù)表示。由于壓力表示方法不同，對(duì)于某一壓力可能有不同的叫法，但意思卻是說(shuō)的同一個(gè)壓力，因此對(duì)于鉆井工作人員來(lái)說(shuō)，一定要掌握各種壓力的表示方法，才能在不同的工作環(huán)境下做到對(duì)設(shè)計(jì)及施工的全程掌握，才能保證井控安全。