裂縫性地層鉆井液漏失模型及漏失規(guī)律探討

封海軍

摘 要：由于地層具有不確定性，在實(shí)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(jìn)行帶來不小的阻礙，如果沒有采取妥善的應(yīng)對措施就可能導(dǎo)致嚴(yán)重的事故，因此，為了有效應(yīng)對鉆井過程中出現(xiàn)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(jìn)而對其漏失規(guī)律進(jìn)行深入的分析研究，在此基礎(chǔ)上，制定有效的應(yīng)對措施，進(jìn)而為鉆井過程的順利進(jìn)行提供可靠保障。

關(guān)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(jīng)常遇到的復(fù)雜地層，一旦出現(xiàn)裂縫性地層就會導(dǎo)致鉆井液的大量漏失，如果處理及不及時(shí)，當(dāng)井內(nèi)的鉆井液壓力不足以平衡地層壓力時(shí)，就可能導(dǎo)致井噴的發(fā)生，進(jìn)而造成嚴(yán)重的事故，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，為了確保鉆井過程的順利進(jìn)行，就要對裂縫性地層進(jìn)行深入的分析研究，通過建立地層的漏失模型，進(jìn)而對其滲流規(guī)律進(jìn)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(jìn)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(shè)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(yīng)的直角坐標(biāo)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(diǎn)，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(jìn)行系統(tǒng)全面的模擬，假設(shè)裂縫的整個(gè)變化過程與線性變形方程能夠進(jìn)行相吻合，也就是說在地層中的某一點(diǎn)裂縫開度與縫內(nèi)的壓力之間具有某一線性關(guān)系，如下式所示。

2.2 鉆井液漏失控制方程

3 鉆井液漏失規(guī)律

3.1 鉆井液流變參數(shù)

隨著鉆井液流動特性指數(shù)的逐漸減小，其流失速率的峰值呈現(xiàn)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(xiàn)尤為明顯。這主要是因?yàn)殡S著流動特性指數(shù)的逐漸減小，鉆井液的剪切稀釋效應(yīng)會逐漸增加，進(jìn)而導(dǎo)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(shù)的逐漸增加，鉆井液的漏失速率峰值呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢，這主要是因?yàn)殡S著鉆井液稠度系數(shù)的增加，其塑性粘度也會相應(yīng)的增加，進(jìn)而大大提高了鉆井液在裂縫中的流動阻力，最終導(dǎo)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(dāng)初始裂縫的開度相同時(shí)，隨著裂縫迂曲度的逐漸增加，鉆井液的漏失速率呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢；隨著進(jìn)入到漏失的初始階段后，漏失速率下降較快，隨著時(shí)間的延長鉆井液的漏失逐漸穩(wěn)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(fā)現(xiàn)漏失峰值出現(xiàn)非常明顯的增加。

3.3 裂縫幾何參數(shù)

隨著裂縫傾角的逐漸增加，鉆井液的漏失速率和峰值呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢，其漏失曲線的斜率也逐漸增加。這是因?yàn)閮A角所造成的影響，其實(shí)質(zhì)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(jìn)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?yàn)榇罅芽p能夠?yàn)殂@井液流動提供充足的通道，進(jìn)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(shí)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(jié)語

總而言之，在實(shí)際的鉆井過程中，裂縫地層對于鉆井過程的順利進(jìn)行會造成非常大的影響，因此，為了確保鉆井過程的順利進(jìn)行，就需要根據(jù)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(jìn)而能夠?qū)︺@井液的漏失規(guī)律進(jìn)行深入的分析研究，從而為采取可靠的控制措施提供技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王明波， 郭亞亮， 方明君， 等. 裂縫性地層鉆井液漏失動力學(xué)模擬及規(guī)律[J]. 石油學(xué)報(bào)， 2017（05）：597-606.

[2] 李大奇， 曾義金， 劉四海， 等. 基于分形理論的粗糙裂縫鉆井液漏失模型研究[J]. 石油鉆探技術(shù)， 2017（04）：46-52.

[3] 王林杰， 徐堪社. 碳酸鹽巖地層裂縫性漏失堵漏技術(shù)探討[J]. 內(nèi)蒙古石油化工， 2017（01）：85-86.

[4] 周輝. 裂縫性地層鉆井液漏失模型及漏失規(guī)律[J]. 化工管理， 2016（02）：137-137.