裂縫性地層鉆井液漏失模型及漏失規律探討

封海軍

摘 要：由于地層具有不確定性，在實際的鉆井過程裂縫性地層難以避免，一旦遇到就會給鉆井過程的順利進行帶來不小的阻礙，如果沒有采取妥善的應對措施就可能導致嚴重的事故，因此，為了有效應對鉆井過程中出現的裂縫性地層，就要通過建立有針對性的鉆井液漏失模型，進而對其漏失規律進行深入的分析研究，在此基礎上，制定有效的應對措施，進而為鉆井過程的順利進行提供可靠保障。

關鍵詞：裂縫性地層 鉆井液 漏失

1 前言

裂縫性地層是鉆井過程中經常遇到的復雜地層，一旦出現裂縫性地層就會導致鉆井液的大量漏失，如果處理及不及時，當井內的鉆井液壓力不足以平衡地層壓力時，就可能導致井噴的發生，進而造成嚴重的事故，帶來巨大的經濟損失。因此，為了確保鉆井過程的順利進行，就要對裂縫性地層進行深入的分析研究，通過建立地層的漏失模型，進而對其滲流規律進行研究，從而制定出有針對性的控制措施，為鉆井過程的順利進行提供可靠保障。

2 鉆井液漏失模型

為了建立鉆井液的漏失模型，通過假設地層中存在一任意傾角的矩形裂縫，并且其裂縫面具有一定的滲透性。沿裂縫面的延伸方向建立相應的直角坐標系，其中x軸為水平方向，與裂縫的走向相同，y軸為裂縫傾角的延伸方向，其中裂縫的傾角為α。在x軸和y軸上的裂縫長度分別為Lx和Ly，裂縫面的具體形式可以通過這兩者之間的比值表示。在建模過程中，考慮到井眼與裂縫面具有3種不同的相交位置，分別為裂縫中心、裂縫邊界中心和裂縫角點，所建立的裂縫模型如下所示。

2.1 裂縫變形方程

為了對裂縫的變化過程進行系統全面的模擬，假設裂縫的整個變化過程與線性變形方程能夠進行相吻合，也就是說在地層中的某一點裂縫開度與縫內的壓力之間具有某一線性關系，如下式所示。

2.2 鉆井液漏失控制方程

3 鉆井液漏失規律

3.1 鉆井液流變參數

隨著鉆井液流動特性指數的逐漸減小，其流失速率的峰值呈現出逐漸增大的趨勢，而且漏失曲線的斜率會逐漸增加，在曲線的末段表現尤為明顯。這主要是因為隨著流動特性指數的逐漸減小，鉆井液的剪切稀釋效應會逐漸增加，進而導致鉆井液在裂縫中的流動阻力逐漸減小，從而提高了漏失速率。

隨著稠度系數的逐漸增加，鉆井液的漏失速率峰值呈現出逐漸減小的趨勢，這主要是因為隨著鉆井液稠度系數的增加，其塑性粘度也會相應的增加，進而大大提高了鉆井液在裂縫中的流動阻力，最終導致漏失峰值的減小。

3.2 裂縫迂曲度

不同裂縫開度下迂曲度對漏失速率的影響不盡相同，通過對比能夠看出，當初始裂縫的開度相同時，隨著裂縫迂曲度的逐漸增加，鉆井液的漏失速率呈現出逐漸減小的趨勢；隨著進入到漏失的初始階段后，漏失速率下降較快，隨著時間的延長鉆井液的漏失逐漸穩定；但是隨著裂縫開度的增加，迂曲度對漏失速率的影響程度逐漸減弱，并且能夠發現漏失峰值出現非常明顯的增加。

3.3 裂縫幾何參數

隨著裂縫傾角的逐漸增加，鉆井液的漏失速率和峰值呈現出逐漸增大的趨勢，其漏失曲線的斜率也逐漸增加。這是因為傾角所造成的影響，其實質上是重力對滲漏速率的影響，對于水平裂縫而言，可不予考慮，但是對于具有一定傾角的裂縫而言，主要對重力進行充分的考慮。

裂縫的初始開度越大，其鉆井液的漏失速率也越大，這主要是因為大裂縫能夠為鉆井液流動提供充足的通道，進而有利于鉆井液的漏失。

對于不同的裂縫面積，在鉆井液漏失的初始階段，其漏失速率相差較小，隨著時間的延長，漏失曲線之間的差異會逐漸明顯。裂縫面積越小，漏失末段鉆井液漏失速率越低。

4 結語

總而言之，在實際的鉆井過程中，裂縫地層對于鉆井過程的順利進行會造成非常大的影響，因此，為了確保鉆井過程的順利進行，就需要根據地層裂縫的情況采取有針對性的控制措施。通過建立鉆井液的漏失模型，進而能夠對鉆井液的漏失規律進行深入的分析研究，從而為采取可靠的控制措施提供技術支持。

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