地层压力

更新时间:2022-08-25 12:56

简称“地压”。地下采矿中亦称“矿山压力”、“岩石压力”。也叫地层孔隙压力,指作用在岩石孔隙内流体(油气水)上的压力。没有被孔隙内流体所承担的那部分上覆岩层压力称为基岩应力。

地压指标

地层压力系数:地层的压力系数等于从地面算起,地层深度每增加10米时压力的增量。

地层压力分类常用的指标是地层压力梯度(单位长度内随深度的地层压力增量,单位为MPa/km)和压力系数(实际地层压力与静水压力之比)。

压力系数:指实测地层压力与同深度静水压力之比值。压力系数是衡量地层压力是否正常的一个指标。压力系数为0.8~1.2为正常压力,大于1.2称高压异常,低于0.8为低压异常。

压力梯度:假设体系中某处的物理参数(如温度、速度、浓度等)为w,在与其垂直距离的dy处该参数为w+dw,则其变化称为该物理参数的梯度,也即该物理参数的变化率。如果参数为速度、浓度或温度,则分别称为速度梯度、浓度梯度或温度梯度。当涉及到压力的变化率时,即为压力梯度。

压力换算

静水压力PH、上覆岩层压力Po和地层压力Pf三者之间的关系:

a、地层渗透性能良好,与地表水相连通:此时流体承担的压力(地层压力)即为连通孔隙中的静水压力:Pf=PH,相应地Gf=GH。而上覆岩层压力Po全部由岩石基质来承担。

b、地层渗透性能较好,但上下左右均被不渗透的隔层所隔,呈透镜体状:此时流体所承担的压力最终要和上覆地层压力趋于平衡,即:Pf=Po,或Gf=Go。

c、地层渗透性能较差,且岩性非均质性较强,孔隙水与地表水有连通,但其连通性不好,流体可缓慢渗透,处于一种半封闭状态:此时上覆岩层压力由孔隙流体和岩层基质共同负担,这种情况下的地层压力是小于上覆岩层压力而大于静水压力的。即:

PH

油气领域

在油气领域地层压力又称孔隙流体压力。指地层孔隙内的油、气、水的压力。地层压力与地层所在深度有关,一般表现为地层与地表连通的静液柱压力。油气田的地层压力还与构造的封闭条件有关,穹窿构造的顶部受上覆表层压力的影响,可以形成很高的地层压力。油气层压力超过以泥浆密度为1.2克/厘米^3的静液柱压力称为高压油气层,低于盐水密度为1.07克/厘米^3的静液柱压力称为低压油层。地层压力的当量密度超过1.5~1.6克/厘米^3就称为超高压地层。

在实际生产中,地层压力一般分为三种:

(1)原始地层压力:是指油田未开采时测得的油层中部压力。

(2)目前地层压力(静压):指油田投入开发后,在指点的井点所测关井后油层中部恢复的压力值。

(3)流动压力(流压):指在油井正常生产时测得的油层中部压力。

固体矿产领域

采矿时,由于巷道回采工作面周围应力重新分布,常引起围岩变形、移动和破坏,矿柱压裂、倒塌,支架下缩、破坏等现象,称为“矿山压力显现”。地层压力的大小及分布规律与地质条件、开采深度、巷道和回采工作面的布置,以及巷道断面和回采空间的大小、形状和支护方法等因素有关。

异常地层压力

正常压实情况下,孔隙流体压力与静水压力一致,其大小取决于流体的密度和液柱的垂直高度,凡是偏离静水压力的流体压力即称之为异常地层压力(abnormalpressure),简称异常压力。孔隙流体压力低于静水压力时称为异常低压或欠压,这种现象主要发现于某些致密气层砂岩和遭受较强烈剥蚀的盆地。孔隙流体压力高于静水压力时称为异常高压或超压,其上限为地层破裂压力(相当于最小水平应力),可接近甚至达到上覆地层压力。

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