[发明专利]一种裂缝性地层钻井液漏失量预测方法

权利要求书

1.一种裂缝性地层钻井液漏失量预测方法，包括以下步骤：

A、计算出裂缝的宽度w；

B、测量钻井液的稠度系数k、流动特性指数m和钻井液屈服应力τ_y；

C、计算地层压力p_p；

D、根据公式计算钻井液的漏失量；

具体为，裂缝性地层钻井液漏失模型通过以下方法计算得到：

由质量守恒原理，可得钻井液漏失连续性方程微分方程：

其中，r为漏失半径，m；v_r为钻井液沿径向方向的流速，m/s；

由牛顿第二定律，可得钻井液漏失动量方程为：

其中，ρ为钻井液密度，kg/m³；p为钻井液压力，Pa；τ_rr为钻井液沿径向的剪切应力，Pa；τ_θθ为钻井液沿垂直于径向方向的剪切应力，Pa；τ_rz为钻井液沿垂直方向的剪切应力，Pa；z为裂缝内钻井液距流核的距离，m；

相对于径向速度，垂向速度非常小，因此忽略不计，即τ_rr＝τ_θθ＝0

对z积分可得：

钻井液本构方程

其中，τ为钻井液剪切应力，Pa；τ_y为钻井液屈服应力，Pa；为钻井液在z方向的速度梯；k为稠度系数，Pa·sⁿ；m为流动特性指数；

由幂律流体的屈服流变性可知，当-z_p≤z≤z_p时，其中，z_p为流核半宽，m，裂缝中的流体形成了流核，流核中速度一样，即

裂缝力学开度、裂缝水力开度与裂缝迂曲度间关系为：

其中，w_m为裂缝力学开度，m；w_h为裂缝水力开度，m；δ为裂缝迂曲度，取值范围为1～2；

当z_p≤z或z≤-z_p时，

由公式(4)式可知：

其中，dp为压差，Pa；dr为漏失距离的微分形式，m；

由公式(1)(5)(7)可得

积分可得流速：

其中，v为钻井液漏失到地层时的流速，m/s；

当-z_p≤z≤z_p时，即为z＝z_p时的流速：

v_p为流核区域钻井液的流速，m/s；

流核区域流量为：

非流核区域流量为

裂缝的漏失速率为：

将公式(7)带入公式(13)，可得

整理公式(14)可得：

忽略高阶项，可得

由公式(16)可得

不考虑裂缝变形及迂曲度时：

p_i为钻井液漏失前缘的压力，Pa；P_w为井底压力，Pa；i取值为1,2,3…；r_i为钻井液漏失半径，m；r₀为井筒半径，m；r_f为漏失距离，dr为漏失距离的微分形式；

考虑裂缝迂曲度时：

漏失速率Q与时间的关系：

其中，V_m为漏失过程中的漏失量，m³；

代入(19)可得：

其中，r_w为井底半径，m；

当钻井液漏失最远距离为：

其中，r_max为钻井液最大的漏失距离，m；Δp为地层压力和井底压力之差，Pa；

Δp＝P_p-P_w；

钻井液的总漏失量：

其中，r_w为井底半径，m。

2.根据权利要求1所述的裂缝性地层钻井液漏失量预测方法，其特征在于，步骤A中，通过电成像测井资料计算出各种裂缝的宽度。