裂縫性地層鉆井液漏失規律

劉建（中國石油集團長城鉆探工程有限公司鉆井液公司委內瑞拉項目部，遼寧 盤錦 124010）

當鉆井鉆遇裂縫性地層時，常出現鉆井液大量漏失的情況，導致鉆井成本增加甚至造成復雜井下事故[1]。通過對鉆井液漏失數據和規律進行分析，可以分析地層中裂縫形態分布，從而提供堵漏作業所需參數。鉆井液的流變參數、裂縫的迂曲度和幾何參數等因素都影響著鉆井液漏失規律，因為地層中的裂縫面具有一定的滲透性，漏失到裂縫中的鉆井液通常會透過裂縫面濾失到地層基質中，因此鉆井液漏失規律會受到裂縫面濾失性的影響。除了分析鉆井液和地層的參數對漏失規律的影響外，還要考慮到井眼與裂縫的位置組合以及井內壓力與縫內初始壓力的壓差對鉆井液漏失的影響。

1 鉆井液流變參數對漏失規律的影響

因為縫內鉆井液流動規律受其流變參數的影響，所以鉆井液的流變參數是其漏失速率的重要影響因素。鉆井液漏失速率隨著其流動特性指數的減小而逐漸變大。這是由于鉆井液剪切稀釋效應會因其流動特性指數越小而變得越明顯，其在縫內流動的阻力也變小，導致了鉆井液的漏失速率變大。當鉆井液的稠度系數變高時，會導致其塑性黏度變大，在縫內的流動阻力也會變大，因此漏失速率峰值變小。

2 裂縫的迂曲度對漏失規律的影響

如果初始裂縫的開度相同，鉆井液的漏失速率會隨著裂縫迂曲度變低而增大；漏失從初始階段至末段，漏失速率首先快速而后逐漸降低最終達到穩定狀態；裂縫漏失速率所受迂曲度的影響程度，會隨著初始裂縫開度的減小而逐漸增大，同時漏失速率峰值顯著降低。所以當初始裂縫開度較小時，鉆井液漏失速率受裂縫面的粗糙程度的影響是不可忽略的。

3 裂縫的幾何參數對漏失規律的影響

分別從裂縫的傾角、初始裂縫的開度、裂縫的面積、裂縫的長度和裂縫的形狀對鉆井液漏失速率的影響進行分析。鉆井液的漏失速率會隨著裂縫傾角的增大而逐漸變大，漏失速率的下降速度也會隨之變大。裂縫傾角影響鉆井液漏失速率的實質是鉆井液在縫內流動時所受重力的影響，研究傾斜裂縫鉆井液漏失時，一定要考慮重力的影響，但對于水平裂縫的研究，則可忽略重力的影響。鉆井液漏失速率會隨著初始裂縫開度的增大而變大。在縫內壓力相同的條件下，如果初始裂縫開度大，會提供更大的通道供鉆井液漏失。裂縫面積對鉆井液初始階段漏失速率沒有影響，但之后會影響漏失速率的下降程度。裂縫面積越小，則鉆井液末段穩定漏失速率越低。裂縫長度對鉆井液初始階段漏失速率也沒有過多影響，但對之后漏失速率下降程度和末段漏失穩定速率是有著很大影響的；裂縫長度越段，鉆井液的末段漏失速率越小。正方形裂縫在各階段的鉆井液漏失速率均高于矩形裂縫。

4 裂縫面滲透性對漏失規律的影響

在井內壓力與縫內初始壓力的壓差相同的條件下，，鉆井液在裂縫中的漏失速率隨著裂縫面滲透性的增高而變高；鉆井液的漏失速率在初始階段快速下降，鉆井液在漏失的過程中逐漸在裂縫面上形成泥餅，造成漏失速率逐漸下降最終平衡；裂縫面滲透性對鉆井液漏失速率的影響也隨著井內壓力與縫內初始壓力的壓差的增大而變得越來越明顯，因此可通過調整壓差來降低鉆井液在裂縫面的濾失量。

5 其他參數對漏失規律的影響

井眼與裂縫的空間位置以及裂縫的法向剛度也會影響鉆井液的漏失速率。井眼與裂縫的相交位置對漏失速率的峰值影響不大。井眼與裂縫可出現裂縫中心、裂縫邊界中點和裂縫角點相交位置，相交位置的不同對漏失速率的峰值影響不大。但井眼與裂縫相交在裂縫中心時，鉆井液后續漏失速率最大，相交于裂縫邊界中點其次，相交于裂縫角點時最小。其實質為相交位置影響了鉆井液在縫內的流動限制。，鉆井液漏失速率也會隨著裂縫法向剛度增大而降低。當裂縫的初始開度和縫內壓力相同的條件下，裂縫的法向剛度越高，裂縫開度變化就越小，鉆井液的漏失速率就會降低。

6 結語

本文根據鉆井液和裂縫相關的不同參數對鉆井液漏失速率的影響進行了研究。結果表明：鉆井液流變參數、裂縫的迂曲度、傾角、初始開度、面積、長度、形狀和裂縫面滲透性以及井眼與裂縫相交位置對鉆井液漏失速率及其峰值都有很大的影響，而且各種因素之間還存在相互影響和相互制約。這需要我們仍要繼續對鉆井液在裂縫性地層中的漏失規律進行深入研究，為減少鉆井液漏失降低鉆井成本，提供有力的技術和數據支持。參考文獻：

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