裂缝性地层钻井液漏失规律

刘建（中国石油集团长城钻探工程有限公司钻井液公司委内瑞拉项目部，辽宁 盘锦 124010）

当钻井钻遇裂缝性地层时，常出现钻井液大量漏失的情况，导致钻井成本增加甚至造成复杂井下事故[1]。通过对钻井液漏失数据和规律进行分析，可以分析地层中裂缝形态分布，从而提供堵漏作业所需参数。钻井液的流变参数、裂缝的迂曲度和几何参数等因素都影响着钻井液漏失规律，因为地层中的裂缝面具有一定的渗透性，漏失到裂缝中的钻井液通常会透过裂缝面滤失到地层基质中，因此钻井液漏失规律会受到裂缝面滤失性的影响。除了分析钻井液和地层的参数对漏失规律的影响外，还要考虑到井眼与裂缝的位置组合以及井内压力与缝内初始压力的压差对钻井液漏失的影响。

1 钻井液流变参数对漏失规律的影响

因为缝内钻井液流动规律受其流变参数的影响，所以钻井液的流变参数是其漏失速率的重要影响因素。钻井液漏失速率随着其流动特性指数的减小而逐渐变大。这是由于钻井液剪切稀释效应会因其流动特性指数越小而变得越明显，其在缝内流动的阻力也变小，导致了钻井液的漏失速率变大。当钻井液的稠度系数变高时，会导致其塑性黏度变大，在缝内的流动阻力也会变大，因此漏失速率峰值变小。

2 裂缝的迂曲度对漏失规律的影响

如果初始裂缝的开度相同，钻井液的漏失速率会随着裂缝迂曲度变低而增大；漏失从初始阶段至末段，漏失速率首先快速而后逐渐降低最终达到稳定状态；裂缝漏失速率所受迂曲度的影响程度，会随着初始裂缝开度的减小而逐渐增大，同时漏失速率峰值显著降低。所以当初始裂缝开度较小时，钻井液漏失速率受裂缝面的粗糙程度的影响是不可忽略的。

3 裂缝的几何参数对漏失规律的影响

分别从裂缝的倾角、初始裂缝的开度、裂缝的面积、裂缝的长度和裂缝的形状对钻井液漏失速率的影响进行分析。钻井液的漏失速率会随着裂缝倾角的增大而逐渐变大，漏失速率的下降速度也会随之变大。裂缝倾角影响钻井液漏失速率的实质是钻井液在缝内流动时所受重力的影响，研究倾斜裂缝钻井液漏失时，一定要考虑重力的影响，但对于水平裂缝的研究，则可忽略重力的影响。钻井液漏失速率会随着初始裂缝开度的增大而变大。在缝内压力相同的条件下，如果初始裂缝开度大，会提供更大的通道供钻井液漏失。裂缝面积对钻井液初始阶段漏失速率没有影响，但之后会影响漏失速率的下降程度。裂缝面积越小，则钻井液末段稳定漏失速率越低。裂缝长度对钻井液初始阶段漏失速率也没有过多影响，但对之后漏失速率下降程度和末段漏失稳定速率是有着很大影响的；裂缝长度越段，钻井液的末段漏失速率越小。正方形裂缝在各阶段的钻井液漏失速率均高于矩形裂缝。

4 裂缝面渗透性对漏失规律的影响

在井内压力与缝内初始压力的压差相同的条件下，，钻井液在裂缝中的漏失速率随着裂缝面渗透性的增高而变高；钻井液的漏失速率在初始阶段快速下降，钻井液在漏失的过程中逐渐在裂缝面上形成泥饼，造成漏失速率逐渐下降最终平衡；裂缝面渗透性对钻井液漏失速率的影响也随着井内压力与缝内初始压力的压差的增大而变得越来越明显，因此可通过调整压差来降低钻井液在裂缝面的滤失量。

5 其他参数对漏失规律的影响

井眼与裂缝的空间位置以及裂缝的法向刚度也会影响钻井液的漏失速率。井眼与裂缝的相交位置对漏失速率的峰值影响不大。井眼与裂缝可出现裂缝中心、裂缝边界中点和裂缝角点相交位置，相交位置的不同对漏失速率的峰值影响不大。但井眼与裂缝相交在裂缝中心时，钻井液后续漏失速率最大，相交于裂缝边界中点其次，相交于裂缝角点时最小。其实质为相交位置影响了钻井液在缝内的流动限制。，钻井液漏失速率也会随着裂缝法向刚度增大而降低。当裂缝的初始开度和缝内压力相同的条件下，裂缝的法向刚度越高，裂缝开度变化就越小，钻井液的漏失速率就会降低。

6 结语

本文根据钻井液和裂缝相关的不同参数对钻井液漏失速率的影响进行了研究。结果表明：钻井液流变参数、裂缝的迂曲度、倾角、初始开度、面积、长度、形状和裂缝面渗透性以及井眼与裂缝相交位置对钻井液漏失速率及其峰值都有很大的影响，而且各种因素之间还存在相互影响和相互制约。这需要我们仍要继续对钻井液在裂缝性地层中的漏失规律进行深入研究，为减少钻井液漏失降低钻井成本，提供有力的技术和数据支持。参考文献：

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