[發(fā)明專利]一種裂縫性地層鉆井液漏失量預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010061149.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN111236925B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白英睿;孫金聲;呂開河;雷少飛;王金堂;黃賢斌;劉敬平;金家鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): E21B47/10
• 分類號(hào): E21B47/10;G06F17/13
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 趙龍群

1.一種裂縫性地層鉆井液漏失量預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

A、計(jì)算出裂縫的寬度w；

B、測(cè)量鉆井液的稠度系數(shù)k、流動(dòng)特性指數(shù)m和鉆井液屈服應(yīng)力τ_y；

C、計(jì)算地層壓力p_p；

D、根據(jù)公式計(jì)算鉆井液的漏失量；

具體為，裂縫性地層鉆井液漏失模型通過以下方法計(jì)算得到：

由質(zhì)量守恒原理，可得鉆井液漏失連續(xù)性方程微分方程：

其中，r為漏失半徑，m；v_r為鉆井液沿徑向方向的流速，m/s；

由牛頓第二定律，可得鉆井液漏失動(dòng)量方程為：

其中，ρ為鉆井液密度，kg/m³；p為鉆井液壓力，Pa；τ_rr為鉆井液沿徑向的剪切應(yīng)力，Pa；τ_θθ為鉆井液沿垂直于徑向方向的剪切應(yīng)力，Pa；τ_rz為鉆井液沿垂直方向的剪切應(yīng)力，Pa；z為裂縫內(nèi)鉆井液距流核的距離，m；

相對(duì)于徑向速度，垂向速度非常小，因此忽略不計(jì)，即τ_rr＝τ_θθ＝0

對(duì)z積分可得：

鉆井液本構(gòu)方程

其中，τ為鉆井液剪切應(yīng)力，Pa；τ_y為鉆井液屈服應(yīng)力，Pa；為鉆井液在z方向的速度梯；k為稠度系數(shù)，Pa·sⁿ；m為流動(dòng)特性指數(shù)；

由冪律流體的屈服流變性可知，當(dāng)-z_p≤z≤z_p時(shí)，其中，z_p為流核半寬，m，裂縫中的流體形成了流核，流核中速度一樣，即

裂縫力學(xué)開度、裂縫水力開度與裂縫迂曲度間關(guān)系為：

其中，w_m為裂縫力學(xué)開度，m；w_h為裂縫水力開度，m；δ為裂縫迂曲度，取值范圍為1～2；

當(dāng)z_p≤z或z≤-z_p時(shí)，

由公式(4)式可知：

其中，dp為壓差，Pa；dr為漏失距離的微分形式，m；

由公式(1)(5)(7)可得

積分可得流速：

其中，v為鉆井液漏失到地層時(shí)的流速，m/s；

當(dāng)-z_p≤z≤z_p時(shí)，即為z＝z_p時(shí)的流速：

v_p為流核區(qū)域鉆井液的流速，m/s；

流核區(qū)域流量為：

非流核區(qū)域流量為

裂縫的漏失速率為：

將公式(7)帶入公式(13)，可得

整理公式(14)可得：

忽略高階項(xiàng)，可得

由公式(16)可得

不考慮裂縫變形及迂曲度時(shí)：

p_i為鉆井液漏失前緣的壓力，Pa；P_w為井底壓力，Pa；i取值為1,2,3…；r_i為鉆井液漏失半徑，m；r₀為井筒半徑，m；r_f為漏失距離，dr為漏失距離的微分形式；

考慮裂縫迂曲度時(shí)：

漏失速率Q與時(shí)間的關(guān)系：

其中，V_m為漏失過程中的漏失量，m³；

代入(19)可得：

其中，r_w為井底半徑，m；

當(dāng)鉆井液漏失最遠(yuǎn)距離為：

其中，r_max為鉆井液最大的漏失距離，m；Δp為地層壓力和井底壓力之差，Pa；

Δp＝P_p-P_w；

鉆井液的總漏失量：

其中，r_w為井底半徑，m。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裂縫性地層鉆井液漏失量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，步驟A中，通過電成像測(cè)井資料計(jì)算出各種裂縫的寬度。