论文部分内容阅读
摘 要： 我们主要研究的是在裂缝性地层特征和钻井液流体参数的基础上，钻井液的漏失规律。经过我们的研究发现，在钻井液的漏失初级阶段，漏失的速率会随着剪切稀释性而升高；钻井液漏失速率也会受到裂缝迂曲度的影响，本文针对几种影响钻井液漏失规律的因素进行分析，找到相应的解决措施。
关键词： 裂缝性；地层钻井液漏失规律；
【中图分类号】 TE254 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2018）04-0212-01
钻井液大量漏失的情况一般都发生在钻井遇到裂缝性地层的时候，钻井液的漏失很容易导致钻井的成本增加，也会导致井下发生复杂的事故。我们通过实际中对钻井液漏失数据和规律进行分析和研究，其中堵漏作业需要的参数都是通过裂缝形态分析得到的。钻井液的漏失规律和钻井液的流变参数、裂缝的迂曲度、几何参数等都有一定的影响，钻井液因为地层中的裂缝面具有的渗透性漏失到裂缝中，再通过裂缝漏失到地层基质中，裂缝面的滤失性直接影响钻井液的漏失规律，我们对钻井液漏失规律的分析除了钻井液和地层的参数外，还要对井眼和裂缝的位置进行考虑，井内压力和裂缝内压力产生的压力差进行考虑等。
1. 钻井液流变参数对漏失规律的影响
钻井液的流变参数对裂缝内的钻井液流动规律有着直接的影响，因此钻井液漏失速率的主要影响因素就是钻井液的流变参数。钻井液流动性指数的减小会造成钻井液漏失速率的加大。鉆井液流动性指数越小，其钻井液的剪切稀释效果就会变得越来越明显，钻井液在裂缝中的流动阻力相应减小，进而导致钻井液的流动速率加大。钻井液的塑性粘度会因为稠度系数增加而增加，裂缝内钻井液的流动阻力变大，钻井液的漏失速度减小。
2. 裂缝的迂曲度对漏失规律的影响
在初始裂缝开度不变的基础上，裂缝的迂曲度变低会导致钻井液的漏失速度增加；钻井液的漏失速率从开始阶段到最终阶段，一般是开始比较快速而后慢慢的进入到稳定的状态；因此钻井液的漏失速率很大程度上决定于裂缝迂曲度的影响，裂缝初始开度减小而漏失速率逐渐增大，其中不可忽略的一项就是在初始裂缝开度比较小的时候，裂缝面的粗糙度对钻井液漏失速率的影响。
天然裂缝面凹凸不平，相当不规则，使得裂缝宽度随机变化，裂缝面部分接触，裂缝内的有效流动通道随机交错，极大地影响裂缝内的液体流动。裂缝表面的起伏粗糙特征主要包括：（1）裂缝面的整体起伏特征；（2）裂缝面上随机分布着大量的具有分形特征的微凸体。裂缝面的整体起伏使其在局部对顶接触是一般裂缝形成有效流道的主要原因。由于长期经历各种复杂的地质作用，天然裂缝的2 个表面相关程度通常较差，在大尺度下是耦合的，而在小尺度下则是不相关的。Brown 的研究结果表明天然裂缝的不相关长度一般介于几个毫米到十个毫米之间。在小于不相关长度的尺度内，2 个裂缝面不相契合，出现局部对顶接触。当裂缝两表面沿断裂面产生位错时，这种整体起伏引起的对顶接触将更加明显，裂缝宽度也将增加但是微裂缝很特殊，在较小尺度下仍然契合得很好，即2 个裂缝面的整体起伏一致、相互紧贴。只有把分析尺度缩小到微凸体大小的数量级时，才能进一步分析微裂缝两裂缝面的契合关系，即微凸体对顶、嵌入。微凸体的接触产生了缝内极细小的流动通道，这使得微裂缝的渗透率很低。因此，形成微裂缝有效流道的主导因素是微凸体的分布和形态特征。
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
在井内压力和裂缝内初始压力压力差相等的基础上，裂缝性地层钻井液漏失速率随着裂缝渗透性的增高而增高；初始阶段钻井液漏失速率快速下降，在裂缝面上组敬业随着漏失逐渐形成泥饼，钻井液漏失速率慢慢减小到平衡状态；钻井液漏失速率受到裂缝面渗透性的直接影响，漏失速率也会随着井内压力和裂缝内初始压力增大变得越来越快，所以我们对钻井液漏失速率可以通过调节裂缝面的压差来进行控制。
5. 其他参数对漏失规律的影响
钻井液漏失速率也会因为井眼和裂缝空间位置和裂缝刚度的变化进行改变。钻井液漏失速率受到井眼和裂缝位置的影响不是很大，井眼和裂缝位置可能出现裂缝中心、裂缝边界中点和裂角点相交位置，钻井液漏失速率受到相交位置的影响也不是很大，其中井眼和裂缝边界中点影响较小，井眼和裂缝角点时影响最小。钻井液的流动受到相交位置的影响，产生流动限制，裂缝刚度的增大会造成钻井液漏失速率的降低，裂缝的刚度在裂缝初始开度和裂缝内压力相同的基础上，刚度越高，相对应裂缝开度就越小，钻井液的流失速率相应的降低。
6. 结语
我们经过对以上裂缝性地层钻井液的漏失规律影响因素进行分析研究发现，其主要受到钻井液流变参数，裂缝的迂曲度、初始开度、长度、倾角、面积、形状和裂缝渗透性等因素的影响，还有值得注意的是井眼和裂缝位置都对钻井液的漏失规律有一定的影响，这个影响因素之间还有一定的相互制约。我们还要继续的深入分析和研究裂缝性地层钻井液漏失规律，降低钻井液漏失，节约成本，提供有效地数据支持和技术支持。
参考文献
[1] 李大奇，曾义金，刘四海，康毅力. 基于分形理论的粗糙裂缝钻井液漏失模型研究[J]. 石油钻探技术，2017，45（04）：46-52.
[2] 刘金龙，马琰，秦宏德，杨成新，王孝亮，陆海瑛. 简易控压钻井技术在塔中裂缝性储层的应用研究[J]. 钻采工艺，2015，38（04）：18-21+6-7.
关键词： 裂缝性；地层钻井液漏失规律；
【中图分类号】 TE254 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2018）04-0212-01
钻井液大量漏失的情况一般都发生在钻井遇到裂缝性地层的时候，钻井液的漏失很容易导致钻井的成本增加，也会导致井下发生复杂的事故。我们通过实际中对钻井液漏失数据和规律进行分析和研究，其中堵漏作业需要的参数都是通过裂缝形态分析得到的。钻井液的漏失规律和钻井液的流变参数、裂缝的迂曲度、几何参数等都有一定的影响，钻井液因为地层中的裂缝面具有的渗透性漏失到裂缝中，再通过裂缝漏失到地层基质中，裂缝面的滤失性直接影响钻井液的漏失规律，我们对钻井液漏失规律的分析除了钻井液和地层的参数外，还要对井眼和裂缝的位置进行考虑，井内压力和裂缝内压力产生的压力差进行考虑等。
1. 钻井液流变参数对漏失规律的影响
钻井液的流变参数对裂缝内的钻井液流动规律有着直接的影响，因此钻井液漏失速率的主要影响因素就是钻井液的流变参数。钻井液流动性指数的减小会造成钻井液漏失速率的加大。鉆井液流动性指数越小，其钻井液的剪切稀释效果就会变得越来越明显，钻井液在裂缝中的流动阻力相应减小，进而导致钻井液的流动速率加大。钻井液的塑性粘度会因为稠度系数增加而增加，裂缝内钻井液的流动阻力变大，钻井液的漏失速度减小。
2. 裂缝的迂曲度对漏失规律的影响
在初始裂缝开度不变的基础上，裂缝的迂曲度变低会导致钻井液的漏失速度增加；钻井液的漏失速率从开始阶段到最终阶段，一般是开始比较快速而后慢慢的进入到稳定的状态；因此钻井液的漏失速率很大程度上决定于裂缝迂曲度的影响，裂缝初始开度减小而漏失速率逐渐增大，其中不可忽略的一项就是在初始裂缝开度比较小的时候，裂缝面的粗糙度对钻井液漏失速率的影响。
天然裂缝面凹凸不平，相当不规则，使得裂缝宽度随机变化，裂缝面部分接触，裂缝内的有效流动通道随机交错，极大地影响裂缝内的液体流动。裂缝表面的起伏粗糙特征主要包括：（1）裂缝面的整体起伏特征；（2）裂缝面上随机分布着大量的具有分形特征的微凸体。裂缝面的整体起伏使其在局部对顶接触是一般裂缝形成有效流道的主要原因。由于长期经历各种复杂的地质作用，天然裂缝的2 个表面相关程度通常较差，在大尺度下是耦合的，而在小尺度下则是不相关的。Brown 的研究结果表明天然裂缝的不相关长度一般介于几个毫米到十个毫米之间。在小于不相关长度的尺度内，2 个裂缝面不相契合，出现局部对顶接触。当裂缝两表面沿断裂面产生位错时，这种整体起伏引起的对顶接触将更加明显，裂缝宽度也将增加但是微裂缝很特殊，在较小尺度下仍然契合得很好，即2 个裂缝面的整体起伏一致、相互紧贴。只有把分析尺度缩小到微凸体大小的数量级时，才能进一步分析微裂缝两裂缝面的契合关系，即微凸体对顶、嵌入。微凸体的接触产生了缝内极细小的流动通道，这使得微裂缝的渗透率很低。因此，形成微裂缝有效流道的主导因素是微凸体的分布和形态特征。
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
在井内压力和裂缝内初始压力压力差相等的基础上，裂缝性地层钻井液漏失速率随着裂缝渗透性的增高而增高；初始阶段钻井液漏失速率快速下降，在裂缝面上组敬业随着漏失逐渐形成泥饼，钻井液漏失速率慢慢减小到平衡状态；钻井液漏失速率受到裂缝面渗透性的直接影响，漏失速率也会随着井内压力和裂缝内初始压力增大变得越来越快，所以我们对钻井液漏失速率可以通过调节裂缝面的压差来进行控制。
5. 其他参数对漏失规律的影响
钻井液漏失速率也会因为井眼和裂缝空间位置和裂缝刚度的变化进行改变。钻井液漏失速率受到井眼和裂缝位置的影响不是很大，井眼和裂缝位置可能出现裂缝中心、裂缝边界中点和裂角点相交位置，钻井液漏失速率受到相交位置的影响也不是很大，其中井眼和裂缝边界中点影响较小，井眼和裂缝角点时影响最小。钻井液的流动受到相交位置的影响，产生流动限制，裂缝刚度的增大会造成钻井液漏失速率的降低，裂缝的刚度在裂缝初始开度和裂缝内压力相同的基础上，刚度越高，相对应裂缝开度就越小，钻井液的流失速率相应的降低。
6. 结语
我们经过对以上裂缝性地层钻井液的漏失规律影响因素进行分析研究发现，其主要受到钻井液流变参数，裂缝的迂曲度、初始开度、长度、倾角、面积、形状和裂缝渗透性等因素的影响，还有值得注意的是井眼和裂缝位置都对钻井液的漏失规律有一定的影响，这个影响因素之间还有一定的相互制约。我们还要继续的深入分析和研究裂缝性地层钻井液漏失规律，降低钻井液漏失，节约成本，提供有效地数据支持和技术支持。
参考文献
[1] 李大奇，曾义金，刘四海，康毅力. 基于分形理论的粗糙裂缝钻井液漏失模型研究[J]. 石油钻探技术，2017，45（04）：46-52.
[2] 刘金龙，马琰，秦宏德，杨成新，王孝亮，陆海瑛. 简易控压钻井技术在塔中裂缝性储层的应用研究[J]. 钻采工艺，2015，38（04）：18-21+6-7.