裂縫性地層鉆井液漏失模型及漏失規律

高如軍 舒挺(川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術研究院,四川 德陽 618300)

裂縫性地層鉆井液漏失模型及漏失規律

高如軍 舒挺(川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術研究院,四川 德陽 618300)

當在裂縫性地層條件下進行鉆井作業的時候，往往會出現鉆井液大量漏失的現象，這種問題的存在，不僅在很大程度上提高了鉆井成本，也增加了鉆井的安全隱患，從而容易引發各種鉆井事故。因此，加強對裂縫性地層鉆井液漏失相關問題的研究有著重要的現實價值與長遠意義。本篇論文中，筆者主要對裂縫性地層鉆井液漏失模型及漏失規律進行了分析，以供參考。

裂縫性地層；鉆井液漏失模型；漏失規律

在裂縫性地層之中，裂縫表面具有不規則的特征，導致其粗糙程度比較高，不僅在很大程度上影響著流體流動，從一定角度上來看其也導致了裂縫面具有濾失性的主要特征。本篇文章中，筆者通過分析裂縫性地層鉆井液漏失現象，考慮各種影響因素的變化，構建鉆井液漏失模型，并探討鉆井液漏失規律。

1 裂縫性地層鉆井液漏失模型

通過對圖1中的漏失模型示意圖進行分析，可以看出，在底層存在一個任意角的矩形裂縫的情況下，裂縫面的滲透性相對來說也比較大。以裂縫面為基礎，構建直角坐標系，在這個直角坐標系的x軸中，在水平方向上所體現的是裂縫的走向，在這個直角坐標系的y軸中，指的是裂縫角出現的的傾斜度[1]。這樣的前提下，以x軸、y軸的長度為根據，x軸、y軸的數值可以將裂縫面的形狀表現出來。此外，裂縫面、井眼之間存在相交的關系，裂縫角位置、裂縫的中心點以及裂縫邊界中心等是較為常見的相交位置。

在這種漏失模型之中，進行鉆井作業的時候，在前期如果遇到裂縫，其初始壓力也會產生相應數值，井眼中的鉆井液、縫內的流體就會在性能上、流變性上產生相同的數值[2]。這樣的情況下，當時間保持不變的時候，裂縫面、井眼兩者之間相交的局面下，裂縫內的壓力不斷上升，鉆井液也會隨之上升，從而導致井內壓力增加。然而，當處于特定條件之下的時候，也可以把鉆井液當作是無法進行壓縮處理的非流動流體，由于可以對其進行減壓、稀釋，從而可以構建與鉆井液相對應的流變方程。

2 鉆井液漏失規律

2.1 裂縫面的濾失性

井底壓差處于相同的前提下，裂縫面濾失性會逐漸上升，從而會大大提高鉆井液漏失的速率。當處于初始階段的時候，鉆井液漏失的速率會出現比較大的下降幅度；而當處于施工階段的時候，裂縫面上存在的鉆進液會出現不同程度的“泥餅”現象，這種情況下，鉆井液漏失的速率雖然整體上呈現出下降態勢，但下降幅度逐漸趨于平穩。在井底壓差上升的前提下，鉆井液漏失的速率也會出現上升趨勢，為確保井底壓差合理，必須采取科學的措施予以調整，通常情況下會降低裂縫面的濾失量。

2.2 裂縫的幾何參數

從一定角度來看，裂縫的傾斜角不斷增加，鉆井液漏失的速率也會出現上升趨勢，分析出現這種現象的原因，發現主要在于鉆井液的流動受到了重力的影響。若是裂縫的初始傾斜角度不斷增大，那么鉆井液漏失的速率也會逐漸加大，這是由于當處于相同壓力狀態下的時候，鉆井液的漏失渠道增多。與此相對應的是，若是裂縫面逐漸減小，那么受到其影響，鉆井液漏失的速率也會逐漸降低。

2.3 裂縫的迂曲度

裂縫的迂曲度，即裂縫表面的粗糙程度，也會在一定程度上影響鉆井液的漏失規律。以裂縫的開度改變為根據，分析鉆井液漏失的速率。發現，當裂縫處于初始開度狀態下的時候，裂縫的迂曲度越來越大，鉆井液漏失的速率會出現逐漸減小的趨勢，尤其是在初始漏失階段，漏失速率會出現比較大的下降幅度；而在后期漏失期間，鉆井液漏失的速率整體下降，但下降幅度趨于穩定[3]。在初始裂縫逐漸擴大的時候，裂縫的迂曲度對鉆井液漏失規律所產生的影響也會逐漸降低，從而使得漏失速率的變化幅度增加?；谶@樣的原因，初始裂縫如果在開度上逐漸降低，為降低其對于鉆井液漏失速率所產生的影響，必須加強對裂縫迂曲度的重視。

2.4 流變參數

對于鉆井液來說，其所具有的流變參數在一定程度上可以對裂縫之中的流體流動性產生直接的影響，尤其是漏失速率。通過分析鉆井液的稠度系數、流動指數、漏失速率存在的關系，得出，在鉆井液的漏失速率上升的過程中，漏失速率間的傾斜度也會相應的有所增加，尤其是在時間處于不斷變化的前提下時，其所產生的影響也會逐漸加大。分析出現這種現象的原因，發現主要在于鉆井液的流動指數降低，其也會產生明顯的稀釋，這樣的情況下，不僅大大降低了裂縫之中的流動阻力，也在一定程度上對鉆井液的漏失速率產生影響。與此同時，若是鉆井液的稠度系數逐漸上升，其漏失速率也會逐漸降低，分析出現這種現象的原因，發現主要在于鉆井液的稠度系數可以一定程度上對鉆井塑性產生影響，從而增加了鉆井液的粘度，也使得裂縫之中的流動阻力得到了一定的提高。

3 結語

綜上所述，隨著經濟的發展與社會的進步，我國裂縫性地層鉆井工程不斷增加，而鉆井液漏失問題的存在，嚴重影響著鉆井作業的安全，因此，必須加強對裂縫性地層鉆井液漏失問題的關注與重視。在本鉆井液漏失模型中，可以發現，通過對裂縫進行分析，可以分析出裂縫面滲透性、斜角裂縫，也可以根據裂縫開度闡述鉆井液漏失的線性規律。

[1]李大奇,康毅力,劉修善,陳曾偉,思娜.裂縫性地層鉆井液漏失動力學模型研究進展[J].石油鉆探技術,2013,04:42-47.

[2]周輝.裂縫性地層鉆井液漏失模型及漏失規律[J].化工管理,2016,02:137.

[3]李大奇,劉四海,康毅力,張浩.天然裂縫性地層鉆井液漏失規律研究[J].西南石油大學學報(自然科學版),2016,03:101-106.

高如軍（1975－），男重慶墊江人 工程師碩士。主要從事欠平衡和控壓鉆井技術研究及現場技術服務