裂缝性地层钻井液漏失模型及漏失规律

高如军 舒挺(川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院,四川 德阳 618300)

裂缝性地层钻井液漏失模型及漏失规律

高如军 舒挺(川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院,四川 德阳 618300)

当在裂缝性地层条件下进行钻井作业的时候，往往会出现钻井液大量漏失的现象，这种问题的存在，不仅在很大程度上提高了钻井成本，也增加了钻井的安全隐患，从而容易引发各种钻井事故。因此，加强对裂缝性地层钻井液漏失相关问题的研究有着重要的现实价值与长远意义。本篇论文中，笔者主要对裂缝性地层钻井液漏失模型及漏失规律进行了分析，以供参考。

裂缝性地层；钻井液漏失模型；漏失规律

在裂缝性地层之中，裂缝表面具有不规则的特征，导致其粗糙程度比较高，不仅在很大程度上影响着流体流动，从一定角度上来看其也导致了裂缝面具有滤失性的主要特征。本篇文章中，笔者通过分析裂缝性地层钻井液漏失现象，考虑各种影响因素的变化，构建钻井液漏失模型，并探讨钻井液漏失规律。

1 裂缝性地层钻井液漏失模型

通过对图1中的漏失模型示意图进行分析，可以看出，在底层存在一个任意角的矩形裂缝的情况下，裂缝面的渗透性相对来说也比较大。以裂缝面为基础，构建直角坐标系，在这个直角坐标系的x轴中，在水平方向上所体现的是裂缝的走向，在这个直角坐标系的y轴中，指的是裂缝角出现的的倾斜度[1]。这样的前提下，以x轴、y轴的长度为根据，x轴、y轴的数值可以将裂缝面的形状表现出来。此外，裂缝面、井眼之间存在相交的关系，裂缝角位置、裂缝的中心点以及裂缝边界中心等是较为常见的相交位置。

在这种漏失模型之中，进行钻井作业的时候，在前期如果遇到裂缝，其初始压力也会产生相应数值，井眼中的钻井液、缝内的流体就会在性能上、流变性上产生相同的数值[2]。这样的情况下，当时间保持不变的时候，裂缝面、井眼两者之间相交的局面下，裂缝内的压力不断上升，钻井液也会随之上升，从而导致井内压力增加。然而，当处于特定条件之下的时候，也可以把钻井液当作是无法进行压缩处理的非流动流体，由于可以对其进行减压、稀释，从而可以构建与钻井液相对应的流变方程。

2 钻井液漏失规律

2.1 裂缝面的滤失性

井底压差处于相同的前提下，裂缝面滤失性会逐渐上升，从而会大大提高钻井液漏失的速率。当处于初始阶段的时候，钻井液漏失的速率会出现比较大的下降幅度；而当处于施工阶段的时候，裂缝面上存在的钻进液会出现不同程度的“泥饼”现象，这种情况下，钻井液漏失的速率虽然整体上呈现出下降态势，但下降幅度逐渐趋于平稳。在井底压差上升的前提下，钻井液漏失的速率也会出现上升趋势，为确保井底压差合理，必须采取科学的措施予以调整，通常情况下会降低裂缝面的滤失量。

2.2 裂缝的几何参数

从一定角度来看，裂缝的倾斜角不断增加，钻井液漏失的速率也会出现上升趋势，分析出现这种现象的原因，发现主要在于钻井液的流动受到了重力的影响。若是裂缝的初始倾斜角度不断增大，那么钻井液漏失的速率也会逐渐加大，这是由于当处于相同压力状态下的时候，钻井液的漏失渠道增多。与此相对应的是，若是裂缝面逐渐减小，那么受到其影响，钻井液漏失的速率也会逐渐降低。

2.3 裂缝的迂曲度

裂缝的迂曲度，即裂缝表面的粗糙程度，也会在一定程度上影响钻井液的漏失规律。以裂缝的开度改变为根据，分析钻井液漏失的速率。发现，当裂缝处于初始开度状态下的时候，裂缝的迂曲度越来越大，钻井液漏失的速率会出现逐渐减小的趋势，尤其是在初始漏失阶段，漏失速率会出现比较大的下降幅度；而在后期漏失期间，钻井液漏失的速率整体下降，但下降幅度趋于稳定[3]。在初始裂缝逐渐扩大的时候，裂缝的迂曲度对钻井液漏失规律所产生的影响也会逐渐降低，从而使得漏失速率的变化幅度增加。基于这样的原因，初始裂缝如果在开度上逐渐降低，为降低其对于钻井液漏失速率所产生的影响，必须加强对裂缝迂曲度的重视。

2.4 流变参数

对于钻井液来说，其所具有的流变参数在一定程度上可以对裂缝之中的流体流动性产生直接的影响，尤其是漏失速率。通过分析钻井液的稠度系数、流动指数、漏失速率存在的关系，得出，在钻井液的漏失速率上升的过程中，漏失速率间的倾斜度也会相应的有所增加，尤其是在时间处于不断变化的前提下时，其所产生的影响也会逐渐加大。分析出现这种现象的原因，发现主要在于钻井液的流动指数降低，其也会产生明显的稀释，这样的情况下，不仅大大降低了裂缝之中的流动阻力，也在一定程度上对钻井液的漏失速率产生影响。与此同时，若是钻井液的稠度系数逐渐上升，其漏失速率也会逐渐降低，分析出现这种现象的原因，发现主要在于钻井液的稠度系数可以一定程度上对钻井塑性产生影响，从而增加了钻井液的粘度，也使得裂缝之中的流动阻力得到了一定的提高。

3 结语

综上所述，随着经济的发展与社会的进步，我国裂缝性地层钻井工程不断增加，而钻井液漏失问题的存在，严重影响着钻井作业的安全，因此，必须加强对裂缝性地层钻井液漏失问题的关注与重视。在本钻井液漏失模型中，可以发现，通过对裂缝进行分析，可以分析出裂缝面渗透性、斜角裂缝，也可以根据裂缝开度阐述钻井液漏失的线性规律。

[1]李大奇,康毅力,刘修善,陈曾伟,思娜.裂缝性地层钻井液漏失动力学模型研究进展[J].石油钻探技术,2013,04:42-47.

[2]周辉.裂缝性地层钻井液漏失模型及漏失规律[J].化工管理,2016,02:137.

[3]李大奇,刘四海,康毅力,张浩.天然裂缝性地层钻井液漏失规律研究[J].西南石油大学学报(自然科学版),2016,03:101-106.

高如军（1975－），男重庆垫江人 工程师硕士。主要从事欠平衡和控压钻井技术研究及现场技术服务