[发明专利]一种裂缝性地层钻井液漏失量预测方法

说明书

本发明涉及一种裂缝性地层钻井液漏失量预测方法，属于石油与天然气钻井工程领域，该方法包括以下步骤：A、计算出各种裂缝的宽度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，钻井液漏失模型是通过钻井液质量守恒方程、漏失动量方程、流体的流变方程和迂曲度方程联立求解，得出公式(18)和公式(23)，公式(18)是压差和漏失半径的关系式，公式(23)为钻井液总的漏失量关系式。本发明可以对裂缝性地层钻井液漏失量进行预测，以便现场工程师及时根据地层漏失情况，采取合理高效的堵漏技术，及时解决钻井风险，减少钻井液漏失。

技术领域

本发明涉及一种裂缝性地层钻井液漏失量预测方法，属于石油与天然气钻井工程领域。

背景技术

漏失是裂缝性地层钻井过程中最常见的井下复杂事故之一。漏失不仅会延长建井周期，而且损失大量人力物力。如果处理不当，还会诱发井塌、井喷等重大事故。发生漏失必须具备三个必要条件：(1)地层中存在导致漏失的漏失通道；(2)漏失通道孔径应大于钻井液固相颗粒含量；(3)井底压力大于地层孔隙压力。

目前，国内外对裂缝性地层钻井液漏失预测有了一定的研究，能一定程度上实现裂缝性地层恶性漏失的预测。常规的裂缝性漏失的预测方法主要分为地面和井下两种：地面监测方法主要基于泥浆膨胀原理，简单实用，但是时间上存在滞后性。井下监测方法主要应用随钻环空压力监测，比地面监测及时准确，但是综合要求高。目前的预测方法主要通过定性评价，缺乏定量分析。裂缝性地层钻井液漏失后，采取什么措施，主要依赖于操作人员的经验判断，缺乏科学的依据，不能采取合理的防漏堵漏措施进行补救，因此现有的裂缝性地层钻井液漏失预测技术还没有一种可以及时检测和精确定量预测，以便现场工程师及时根据地层漏失情况，采取合理高效的堵漏技术，及时解决钻井风险，减少钻井液漏失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种裂缝性地层钻井液漏失量预测方法，可以对裂缝性地层钻井液漏失量进行预测，以便现场工程师及时根据地层漏失情况，采取合理高效的堵漏技术，及时解决钻井风险，减少钻井液漏失。

一种裂缝性地层钻井液漏失量预测方法，包括以下步骤：

A、计算出各种裂缝的宽度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，因此可以忽略不计，即τ_rr＝τ_θθ＝0

对z积分可得：

钻井液本构方程