两种漏失压力计算模型的比较分析

钻井液发生漏失是多因素共同作用下的复杂问题，如何采用合适的计算模型来确定漏失压力的值一直以来都是一个难题。为解决此问题，在分析两种漏失种类的基础上，分别建立了漏失压力的力学模型和基于统计的漏失压力计算模型，并就两种模型的计算结果进行了实例计算分析，认为漏失压力的大小与压差有比较明显的关联性，压差越大，漏失速率越大。利用基于统计的漏失压力计算模型比漏失压力的力学模型得到的结果好，与现场实测数据相符合，具有较强的实用性。     

漏失压力计算模型分析

本文通过建立漏失压力计算模型,并验证地层漏失压力计算模型的可靠性,并对结果进行了分析。     

天然裂缝性地层漏失压力预测新模型

漏失压力是地层漏失性质中的一个重要参数,合理确定漏失压力是提高地层防漏堵漏成功率的关键。目前存在的裂缝性漏失压力模型存在缺乏理论依据、施工作业可操作性差等问题。为了准确预测裂缝性地层的漏失压力,为钻井施工提供有力指导,本文在分析裂缝性漏失机理的基础上,从井壁围岩应力状态出发,选择破裂准则,创新地建立了基于裂缝与井筒相交环面应力状态的漏失压力新模型,并以渤中34-9区块5口探井的漏失点为实例对该模型进行了验证。结果表明,5口探井漏失点处的实际井底压力均大于新模型求得的漏失压力,新模型的计算结果与现场实际情况比较吻合。该模型可为天然裂缝性地层钻井液密度的优化设计提供理论依据,能够有效地指导现场钻井作业的安全施工。     

页岩诱导性裂缝漏失压力动力学模型

现有的诱导裂缝漏失压力模型只能判断裂缝是否开裂,无法分析裂缝开裂后裂缝宽度变化对漏失压力的影响。为此,首先建立了诱导裂缝在有效内压下裂缝宽度变化的计算方法 ;然后结合井底流体稳态扩散方程,在考虑漏失速度系数、裂缝宽度、流体黏度、井眼半径等影响因素的基础上,建立了流体在裂隙中稳态扩散的漏失压力动力学模型;最后以四川盆地焦石坝页岩气田的岩石力学性质及现场监测漏失速度为参数,计算了漏失压力的动态变化情况。结果表明:(1)井筒液柱压力与地层压力作用下的正压差是引发诱导性裂缝漏失的主要原因,现场施工中见漏就堵人为造成裂缝扩大的方法不可取;(2)诱导性裂缝漏失压力随时间改变而发生动态变化,裂缝宽度和漏失速度随漏失压力增加而增大;(3)存在着发生严重漏失的裂缝宽度临界值,漏失压差保持不变时,裂缝宽度与漏失速度呈幂指数变化关系。结论认为,现场应用效果证明了该模型的可行性,对于页岩诱导裂缝漏失可以采用控制漏失压力的方式来减小裂缝宽度,进而达到控制漏失的效果。     

裂缝性地层钻井液漏失模型及漏失规律

针对裂缝性地层钻井作业时的钻井液漏失问题,采用幂律模式钻井液,将地层中裂缝看作任意倾角、可变形、裂缝面粗糙且存在滤失的二维单条裂缝模型,引入裂缝力学开度和裂缝迂曲度参数表征裂缝面粗糙度对钻井液漏失规律的影响,推导了钻井液漏失模型,并基于该模型分析了钻井液漏失规律。研究结果表明,幂律模式钻井液的剪切稀释性会造成漏失初始阶段漏失速率的升高;钻井液漏失速率随裂缝迂曲度变大而减小,随着裂缝开度增加裂缝迂曲度对钻井液漏失速率的影响降低;初始裂缝开度、裂缝倾角、裂缝面积、裂缝长度越大,钻井液漏失速率越大;矩形裂缝的钻井液漏失速率低于正方形裂缝;裂缝面滤失综合系数越大,钻井液漏失速率越高;井眼与裂缝相交于裂缝中心位置时钻井液漏失速率最高;随着井底压差增大,钻井液漏失速率明显升高;裂缝法向刚度越高,钻井液漏失速率越小。     

克拉美丽气田火成岩天然裂缝漏失压力模型

克拉美丽气田火成岩地层发育裂缝,裂缝性地层中存在天然裂缝与孔隙或孔洞的复合结构,钻井过程中漏失压力与地层破裂压力差异较大。根据不同井段火成岩的裂缝—孔隙状态、裂缝开合、连通及充填情况,开展压力漏失机理研究,构建不同裂缝状态的漏失压力模型,依据地层孔隙压力、地应力等参数绘制分层漏失压力剖面,确定克拉美丽气田火成岩天然裂缝的压力漏失规律。研究表明,火成岩的闭合裂缝压力漏失受地应力控制,开启裂缝压力漏失受地层孔隙压力和充填状态影响。结合典型井的钻井参数,分析裂缝漏失压力在不同井轨迹下的变化规律,确定钻井液安全密度窗口,实现安全钻井。     

裂缝性地层钻井液漏失动力学模型研究进展

为了有效预防和控制裂缝性地层中可能发生的井漏,需要明确钻井液漏失原因,了解钻井液漏失特征及规律,准确预测原地裂缝宽度。借鉴油藏数值模拟和试井的研究思路,通过建立钻井液漏失动力学模型,可以分析井漏的影响因素,反演裂缝宽度,诊断漏失类型,揭示漏失的特征及规律,为防漏堵漏技术研究提供新思路。综述了钻井液漏失动力学模型的研究进展,详细分析了一维径向漏失模型、一维线性漏失模型及二维平面漏失模型的优缺点,阐述了钻井液漏失模型的应用情况,指出耦合井筒压力系统的漏失模型、裂缝网络漏失模型及缝洞型地层漏失模型是今后的主要发展趋势。      

裂缝性地层射孔井破裂压力计算模型

水力压裂是提高低渗透油气藏采收率的重要技术手段,准确地预测压裂井的破裂压力是水力压裂成功实施的关键步骤。目前的破裂压力计算模型基本都是针对均质地层,对于裂缝性地层破裂压力的预测计算一直是个非常复杂的问题。受地层天然裂缝的作用和影响,在裂缝性地层射孔井中水力裂缝可能会发生3种破裂模式,分别为沿孔眼壁面岩石本体破裂、沿天然裂缝剪切破裂和沿天然裂缝张性破裂。基于弹性力学和岩石力学理论,结合天然裂缝与孔眼相交的空间位置关系,考虑水力裂缝可能发生的3种破裂模式,建立了裂缝性地层射孔井的破裂压力计算模型。实例计算表明,所建立的计算模型能用于准确计算裂缝性地层射孔井的破裂压力,同时也能用于解释裂缝性地层近井地带多裂缝形成机理。     

漏失压力计算方法研究

为减少井涌现象的发生，提高钻井、固井质量和堵漏一次成功率，开展了漏失压力预测方法研究。根据破裂压力计算模型对漏失压力进行了理论分析，得出了漏失压力计算公式，并给出相关参数的确定方法。利用该计算模型，在杏树岗油田对计算结果进行了实际检测，在喇嘛甸、萨尔图、杏树岗油田又进行了现场实际验证。实践证明，该方法既有一定的现场适用性，又具有较强的理论性，符合率较高，易于在现场实际中推广应用。     

碳酸盐岩裂缝—孔隙性地层钻井液漏失模型

针对碳酸盐岩地层钻井作业时的钻井液漏失问题,基于双重介质理论,建立了适用于裂缝—孔隙性地层的二维钻井液漏失模型。基于该模型,分析了裂缝开度、裂缝法向刚度、基质孔隙度和渗透率对于钻井液漏失速率的影响。研究结果表明:裂缝开度越大,漏失速率越大;裂缝法向刚度越小,在相同压差下裂缝的开度越大,漏失速率越大;基质孔隙度越大,裂缝向基质中的窜流量越大,井筒的漏失速率下降越缓慢;基质渗透率越大,初始阶段的漏失速率越大。研究结果对于降低碳酸盐岩裂缝—孔隙性地层钻井液漏失有理论指导意义。     

基于漏失机理的碳酸盐岩地层漏失压力模型

漏失压力预测是防漏堵漏的关键。在孔隙型或含微裂缝的砂、泥岩地层中,依据破裂压力设计钻井液安全密度上限值是比较合理的,然而在缝洞发育的碳酸盐岩地层中,往往使得钻井液设计密度值偏大。为了保障安全顺利钻井,亟需建立碳酸盐岩地层的漏失压力预测理论。基于对碳酸盐岩地层钻井液漏失机理的新认识,建立了压裂性漏失、裂缝扩展性漏失、大型裂缝溶洞性漏失的漏失压力模型。压裂性漏失主要抵抗地应力,漏失压力近似等于地层破裂压力;裂缝扩展性漏失需要抵抗地应力和地层压力,漏失压力一般小于地层破裂压力;大型裂缝溶洞性漏失只需抵抗地层压力,漏失压力一般略大于地层压力。实例分析表明,漏失压力模型科学依据更加充分,也更具针对性,预测结果与实际情况比较吻合,为合理的钻井液密度设计及防漏堵漏提供了依据。因此,建议将漏失压力纳入到钻井工程设计中。     

大裂缝性漏失堵漏新技术

针对江苏油田裂缝性漏失在处理过程中遇到的架桥材料较大,无法通过泥浆泵滤网和钻头的问题.调研解决此问题的工艺和方法.根据堵漏工具的结构与原理,并结合现场实际情况,研究出一种旁通阀式堵漏材料送入工具,可将堵漏或固壁材料准确地送至预定位置.同时,为了提高堵漏成功率和工作质量,避免堵漏材料的浪费,有必要关闭环空,针对没有安装防喷器的井,开发了旋转式井口液压封堵器,可快速密封井口环空.经现场应用,取得成功.以上技术为解决大型和特大型漏失复杂问题提供了新的方法.     

几种裂缝模型的波场传播特征比较

本文总结了Hudson一阶模型、Hudson二阶模型、Schoenberg模型、Kachanov模型和Eshelby-Cheng模型等五种裂缝模型的弹性参数表达式。针对具有不同裂缝密度、裂缝纵横比的干裂缝和充水裂缝,采用弹性波波动方程数值模拟方法,模拟了波在五种裂缝模型介质中的传播。对模拟得到的波场快照和横波分裂现象进行分析,得出如下结论:裂缝密度影响纵波和横波的各向异性特征;裂缝充填物影响介质的各向异性;裂缝纵横比和裂缝充填物影响横波的传播特征;横波分裂现象随裂缝密度的增大而变明显;裂缝纵横比和裂缝充填物对横波分裂现象的影响很小。     

裂缝性地层漏失模拟试验研究

裂缝性地层在油气田中普遍发育,由此导致漏失现象也经常发生,如何有效模拟裂缝性地层漏失是个普遍性难题。采用粒径3～5cm具有一定高度的砾石层来模拟地下裂缝性地层;试验结果表明,砾石层可以有效模拟1～2cm的裂缝。同时,利用该方法评价并优选了裂缝性地层堵漏材料,认为单一的刚性材料、纤维材料或片状材料对于裂缝性地层堵漏效果均不理想,刚性材料和纤维状材料以及片状材料复合堵漏效果比较明显。3%粗粒石灰石+3%核桃壳+3%锯末+1%云母,对1～2cm裂缝可以有效堵漏。     

裂缝性地层H-B流型钻井液漏失流动模型及实验模拟

随着油气勘探开发逐步面向深层、超深层、深水、高温高压高含硫及多压力层系等复杂地层,井漏问题异常严峻,严重迟滞了油气勘探开发进程。因此,开展钻井液漏失诊断研究,揭示钻井液漏失动态行为及其特征,对认识井漏和优化防漏堵漏技术有重要意义。建立了二维平面裂缝H-B流型钻井液漏失流动模型,揭示了钻井液漏失动态行为及其影响因素。研究结果表明,二维平面裂缝的纵横比、裂缝面积、延伸长度、裂缝变形及裂缝面倾角越大,钻井液漏失速率及累积漏失量则越大。钻井液稠度系数及动切力越大,钻井液漏失速率及累积漏失量则越小。利用高温高压钻井液漏失动态评价仪评价了0.5 mm和1mm缝宽的平面裂缝的钻井液漏失行为,与漏失模型模拟结果整体趋势吻合,误差小于25%,表明所建二维平面裂缝钻井液漏失流动模型具有一定的合理性。     

分析钻井泥浆微漏失 改进裂缝性油藏评价

泥浆漏失能够反映出油藏中渗透裂缝的存在o利用电磁流星计测出泥浆漏失导致的流入裂缝和流出裂缝的流量值,在时域上分析测井数据,判断是否存在泥浆漏失.根据不同的时间-流量增量曲线能够判断出漏失泥浆在天然裂缝与压裂裂缝中的流动状态及油藏物性的变化,钻井参数的变化能够区别天然裂缝和压裂裂缝.     

基于录井数据计算地层漏失压力的方法

钻进过程中突发井漏会导致大量钻井液漏失,严重的会影响正常钻进周期甚至使整口井报废,因而提前确定易漏失层位的漏失压力并进行相应的钻井液密度设计是高效防漏堵漏作业的前提,同时也是同一区块其他井地质工程设计的重要依据。为此,研发了一种基于录井数据计算地层漏失压力的方法。首先构建一套判别模型,通过实钻录井数据对钻遇的致漏裂缝类型进行识别,然后基于统计法,结合现场收集的目标井的井漏数据,构建漏失压差与漏失流量的相关性,最后拟合求取地层漏失压力。现场应用表明,该方法可以有效地指导相关堵漏作业与钻井液密度设计,实例校验证明,应用该模型计算漏失压力优于传统的统计法。     

裂缝性漏失架桥材料粒度分布研究

针对裂缝性漏失地层的堵漏,根据“应力笼”原理,对裂缝壁面承压能力进行强化,首要任务就是利用刚性材料对裂缝进行预支撑,在形成一定强度的架桥后,弹性或纤维等材料进行填充才能使得该部分承压能力增强。由于以前使用的立缝缝板、光滑缝板及缝板长度过短等问题,致使实验后无法观测到堵漏材料进入裂缝的情况,故利用自主研发的能更接近现场真实情况的不锈钢长楔形裂缝模块,开展了裂缝性漏失架桥的实验研究,对比不同材料特征粒度分布对给定宽度裂缝的架桥效果,提出一种方法来选择粒度分布进而有效的形成架桥。通过采用该裂缝模块进行研究表明,该模块有良好的模拟地层的能力,可在实验后观察内部的封堵情况'主架桥颗粒D₉₀粒径的设计至关重要,应大于等于0.9倍的架桥处裂缝宽度且小于入口裂缝宽度;D₉₀不仅可以增加对“喉部”处的架桥,同时可以一定程度上提高封堵压力。     

桥塞封堵裂缝性漏失机理研究

采用新型裂缝封堵评价装置对桥塞封堵裂缝的动态过程进行了分析,探索了桥塞堵漏材料在裂缝中的封堵规律,揭示了粒度连续分布的桥塞材料在裂缝中将形成多级封堵层这一现象,同时裂缝封堵过程中,随封堵压力的增加各级封堵层都将经历形成-被破坏-再形成的过程,且最后一级封堵层的位置由最大粒度的桥塞材料所决定。     

裂缝性油藏线性流地层压力计算方法

针对注水开发裂缝性油藏压力恢复资料存在线性流特征的地层压力计算问题,根据物质平衡原理,建立考虑注水强度影响的裂缝性油藏线性流不稳定渗流数学模型,给出考虑注采比影响的裂缝性油藏线性流平均地层压力和边界压力的确定方法。 实例计算对比表明,对线性流特征的裂缝性油藏地层压力计算时,应考虑注采比的影响,以正确评价地层压力。 该研究可为油田制订合理的开发政策提供依据。