[發明專利]一種裂縫性地層鉆井液漏失量預測方法

有效

• 申請號: 202010061149.6
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111236925B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）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（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B47/10
• 分類號: E21B47/10;G06F17/13
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 趙龍群

本發明涉及一種裂縫性地層鉆井液漏失量預測方法，屬于石油與天然氣鉆井工程領域，該方法包括以下步驟：A、計算出各種裂縫的寬度w；B、測量鉆井液的稠度系數k、流動特性指數m和鉆井液屈服應力τ_y；C、計算地層壓力p_p；D、根據公式計算鉆井液的漏失量，鉆井液漏失模型是通過鉆井液質量守恒方程、漏失動量方程、流體的流變方程和迂曲度方程聯立求解，得出公式(18)和公式(23)，公式(18)是壓差和漏失半徑的關系式，公式(23)為鉆井液總的漏失量關系式。本發明可以對裂縫性地層鉆井液漏失量進行預測，以便現場工程師及時根據地層漏失情況，采取合理高效的堵漏技術，及時解決鉆井風險，減少鉆井液漏失。

技術領域

本發明涉及一種裂縫性地層鉆井液漏失量預測方法，屬于石油與天然氣鉆井工程領域。

背景技術

漏失是裂縫性地層鉆井過程中最常見的井下復雜事故之一。漏失不僅會延長建井周期，而且損失大量人力物力。如果處理不當，還會誘發井塌、井噴等重大事故。發生漏失必須具備三個必要條件：(1)地層中存在導致漏失的漏失通道；(2)漏失通道孔徑應大于鉆井液固相顆粒含量；(3)井底壓力大于地層孔隙壓力。

目前，國內外對裂縫性地層鉆井液漏失預測有了一定的研究，能一定程度上實現裂縫性地層惡性漏失的預測。常規的裂縫性漏失的預測方法主要分為地面和井下兩種：地面監測方法主要基于泥漿膨脹原理，簡單實用，但是時間上存在滯后性。井下監測方法主要應用隨鉆環空壓力監測，比地面監測及時準確，但是綜合要求高。目前的預測方法主要通過定性評價，缺乏定量分析。裂縫性地層鉆井液漏失后，采取什么措施，主要依賴于操作人員的經驗判斷，缺乏科學的依據，不能采取合理的防漏堵漏措施進行補救，因此現有的裂縫性地層鉆井液漏失預測技術還沒有一種可以及時檢測和精確定量預測，以便現場工程師及時根據地層漏失情況，采取合理高效的堵漏技術，及時解決鉆井風險，減少鉆井液漏失。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種裂縫性地層鉆井液漏失量預測方法，可以對裂縫性地層鉆井液漏失量進行預測，以便現場工程師及時根據地層漏失情況，采取合理高效的堵漏技術，及時解決鉆井風險，減少鉆井液漏失。

一種裂縫性地層鉆井液漏失量預測方法，包括以下步驟：

A、計算出各種裂縫的寬度w；

B、測量鉆井液的稠度系數k、流動特性指數m和鉆井液屈服應力τ_y；

C、計算地層壓力p_p；

D、根據公式計算鉆井液的漏失量；

具體為，裂縫性地層鉆井液漏失模型通過以下方法計算得到：

由質量守恒原理，可得鉆井液漏失連續性方程微分方程：

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力，Pa；，τ_θθ為鉆井液沿垂直于徑向方向的剪切應力，Pa；τ_rz為鉆井液沿垂直方向的剪切應力，Pa；z為裂縫內鉆井液距流核的距離，m；

相對于徑向速度，垂向速度非常小，因此可以忽略不計，即τ_rr＝τ_θθ＝0

對z積分可得：

鉆井液本構方程