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

裂縫性地層鉆井液漏失模型及漏失規(guī)律

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

當(dāng)在裂縫性地層條件下進(jìn)行鉆井作業(yè)的時(shí)候，往往會(huì)出現(xiàn)鉆井液大量漏失的現(xiàn)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(fā)各種鉆井事故。因此，加強(qiáng)對(duì)裂縫性地層鉆井液漏失相關(guān)問題的研究有著重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值與長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。本篇論文中，筆者主要對(duì)裂縫性地層鉆井液漏失模型及漏失規(guī)律進(jìn)行了分析，以供參考。

裂縫性地層；鉆井液漏失模型；漏失規(guī)律

在裂縫性地層之中，裂縫表面具有不規(guī)則的特征，導(dǎo)致其粗糙程度比較高，不僅在很大程度上影響著流體流動(dòng)，從一定角度上來看其也導(dǎo)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(xiàn)象，考慮各種影響因素的變化，構(gòu)建鉆井液漏失模型，并探討鉆井液漏失規(guī)律。

1 裂縫性地層鉆井液漏失模型

通過對(duì)圖1中的漏失模型示意圖進(jìn)行分析，可以看出，在底層存在一個(gè)任意角的矩形裂縫的情況下，裂縫面的滲透性相對(duì)來說也比較大。以裂縫面為基礎(chǔ)，構(gòu)建直角坐標(biāo)系，在這個(gè)直角坐標(biāo)系的x軸中，在水平方向上所體現(xiàn)的是裂縫的走向，在這個(gè)直角坐標(biāo)系的y軸中，指的是裂縫角出現(xiàn)的的傾斜度[1]。這樣的前提下，以x軸、y軸的長(zhǎng)度為根據(jù)，x軸、y軸的數(shù)值可以將裂縫面的形狀表現(xiàn)出來。此外，裂縫面、井眼之間存在相交的關(guān)系，裂縫角位置、裂縫的中心點(diǎn)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(jìn)行鉆井作業(yè)的時(shí)候，在前期如果遇到裂縫，其初始?jí)毫σ矔?huì)產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)值，井眼中的鉆井液、縫內(nèi)的流體就會(huì)在性能上、流變性上產(chǎn)生相同的數(shù)值[2]。這樣的情況下，當(dāng)時(shí)間保持不變的時(shí)候，裂縫面、井眼兩者之間相交的局面下，裂縫內(nèi)的壓力不斷上升，鉆井液也會(huì)隨之上升，從而導(dǎo)致井內(nèi)壓力增加。然而，當(dāng)處于特定條件之下的時(shí)候，也可以把鉆井液當(dāng)作是無法進(jìn)行壓縮處理的非流動(dòng)流體，由于可以對(duì)其進(jìn)行減壓、稀釋，從而可以構(gòu)建與鉆井液相對(duì)應(yīng)的流變方程。

2 鉆井液漏失規(guī)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(huì)逐漸上升，從而會(huì)大大提高鉆井液漏失的速率。當(dāng)處于初始階段的時(shí)候，鉆井液漏失的速率會(huì)出現(xiàn)比較大的下降幅度；而當(dāng)處于施工階段的時(shí)候，裂縫面上存在的鉆進(jìn)液會(huì)出現(xiàn)不同程度的“泥餅”現(xiàn)象，這種情況下，鉆井液漏失的速率雖然整體上呈現(xiàn)出下降態(tài)勢(shì)，但下降幅度逐漸趨于平穩(wěn)。在井底壓差上升的前提下，鉆井液漏失的速率也會(huì)出現(xiàn)上升趨勢(shì)，為確保井底壓差合理，必須采取科學(xué)的措施予以調(diào)整，通常情況下會(huì)降低裂縫面的濾失量。

2.2 裂縫的幾何參數(shù)

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(huì)出現(xiàn)上升趨勢(shì)，分析出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因，發(fā)現(xiàn)主要在于鉆井液的流動(dòng)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(huì)逐漸加大，這是由于當(dāng)處于相同壓力狀態(tài)下的時(shí)候，鉆井液的漏失渠道增多。與此相對(duì)應(yīng)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(huì)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(huì)在一定程度上影響鉆井液的漏失規(guī)律。以裂縫的開度改變?yōu)楦鶕?jù)，分析鉆井液漏失的速率。發(fā)現(xiàn)，當(dāng)裂縫處于初始開度狀態(tài)下的時(shí)候，裂縫的迂曲度越來越大，鉆井液漏失的速率會(huì)出現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)，尤其是在初始漏失階段，漏失速率會(huì)出現(xiàn)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(wěn)定[3]。在初始裂縫逐漸擴(kuò)大的時(shí)候，裂縫的迂曲度對(duì)鉆井液漏失規(guī)律所產(chǎn)生的影響也會(huì)逐漸降低，從而使得漏失速率的變化幅度增加。基于這樣的原因，初始裂縫如果在開度上逐漸降低，為降低其對(duì)于鉆井液漏失速率所產(chǎn)生的影響，必須加強(qiáng)對(duì)裂縫迂曲度的重視。

2.4 流變參數(shù)

對(duì)于鉆井液來說，其所具有的流變參數(shù)在一定程度上可以對(duì)裂縫之中的流體流動(dòng)性產(chǎn)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(shù)、流動(dòng)指數(shù)、漏失速率存在的關(guān)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(huì)相應(yīng)的有所增加，尤其是在時(shí)間處于不斷變化的前提下時(shí)，其所產(chǎn)生的影響也會(huì)逐漸加大。分析出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因，發(fā)現(xiàn)主要在于鉆井液的流動(dòng)指數(shù)降低，其也會(huì)產(chǎn)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(dòng)阻力，也在一定程度上對(duì)鉆井液的漏失速率產(chǎn)生影響。與此同時(shí)，若是鉆井液的稠度系數(shù)逐漸上升，其漏失速率也會(huì)逐漸降低，分析出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因，發(fā)現(xiàn)主要在于鉆井液的稠度系數(shù)可以一定程度上對(duì)鉆井塑性產(chǎn)生影響，從而增加了鉆井液的粘度，也使得裂縫之中的流動(dòng)阻力得到了一定的提高。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步，我國(guó)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(yán)重影響著鉆井作業(yè)的安全，因此，必須加強(qiáng)對(duì)裂縫性地層鉆井液漏失問題的關(guān)注與重視。在本鉆井液漏失模型中，可以發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)裂縫進(jìn)行分析，可以分析出裂縫面滲透性、斜角裂縫，也可以根據(jù)裂縫開度闡述鉆井液漏失的線性規(guī)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(dòng)力學(xué)模型研究進(jìn)展[J].石油鉆探技術(shù),2013,04:42-47.

[2]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.

[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(guī)律研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)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(shù)研究及現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)