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靜液壓力是指由液柱自身的重力所產生的壓力,其大小與液體的密度、液柱的垂直高度有關:
其中:ph ——靜液壓力,MPa;
ρ ——液柱的密度,g/cm3;
hl ——液柱垂直高度,m
公式右側由重力加速度,密度和垂直高度三個量組成。
在鑽井工程中,井眼內鑽井液產生的壓力即靜液壓力。靜液壓力的大小可以通過調節鑽井液密度ρ 來實現,在鑽井液中加入加重材料,提高鑽井液密度。常用加重材料包括:
重晶石barite(硫酸鋇BaSO4),4.20g/cm3
菱鐵礦Siderite (3.08 g/cm3)
碳酸鈣Calcium carbonate (2.7–2.8 g/cm3)
赤鐵礦Hematite (5.05 g/cm3)
褐鐵礦Limonite (4.6 g/cm3)
方鉛礦Galena (7.5 g/cm3).
在海洋鑽井中,由於淺層土質疏鬆,承載能力低,可以通過加裝抽吸泵,從原理上來講是通過減小hl 來實現降低鑽井液靜液柱壓力,即雙梯度鑽井液密度鑽井工藝。
靜液壓力公式中的常數0.00981km/s^2代表重力加速度,一般認為是常數。隨著人類對太空的探索不斷深入,未來極有可能會在地球以外的星球(比如月球)上從事鑽井活動,在這種情況下應當考慮使用月球的重力加速度。
在定向鑽井中,需要注意的是,靜液柱壓力計算所用的hl 是垂深(TVD),而不是井深或測深(MD),因此,下圖中井A和井B在底邊處具有相同的靜液壓力。
靜液壓力計算模塊既提供了靜液壓力計算功能,也為用戶繪製了靜液壓力隨垂直高度的變化曲線。操作步驟如下:
輸入液體的密度和液柱垂直高度,點擊「計算」,結果如下圖:
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