为了简化计算,可设在极短的侵入时间(0~tE)内,压降仅为侵入深度的函数,得到在侵入时间tE内钻井液在裂缝中的侵入量简化计算模型,即

ii-0#q=(n+1)/n(2n+1)2Kciexr

lnri

(2n+1)/n

212 压差与钻井液侵入速率的关系

当固定钻井液最大侵入深度时,根据式(9)计算得到在侵入时间tE为0~1s时压差与钻井液侵入速率的关系曲线(图2)。

(10)

2 钻井液裂缝侵入量模型的应用

211 不同流型流体侵入量计算

将模型中相关参数取值为井眼半径rw=011m,裂缝长度rex=10m,p0=20MPa,pw=30MPa,裂缝刚度系数Kn=5

@10MPa#m,裂缝开度初始值b0=011mm,对不同流变参数的钻井液进行模拟,求得数值解。根据模拟结果,绘制出牛顿流体(n=1)与非牛顿流体(n=018)在裂缝内侵入量随时间变化的曲线(图1)。

Fig.2

4

图2 压差与滤失速率的关系模拟曲线

Thecurveofinvasionratevs1thepressuredifference

由图2可知,当裂缝侵入深度一定时,随着压差的增大,钻井液侵入速率显著增加。分析表明,在裂缝性地层中钻进时,应尽量保持钻井液密度最低限值,近平

衡或欠平衡压力钻进是控制钻井液侵入地层裂缝的有效方法之一。

213 侵入量计算与室内实验对比

21311 室内实验评价

以对塔里木油田某区块奥陶系碳酸盐岩Ò类储层的保护为目标,在室内对该区正在使用的无固相弱凝胶钻井液进行性能优化。对优化实验过程中所使用的4种配方和最终形成的成膜与理想充填叠加增效配方进行了性能评价实验[8,12],同时运用建立的裂缝侵入深度模型对5种钻井液配方的裂缝侵入程度进行了预测计算。配方中所用理想充填复合暂堵剂(简称IPM)是应用/理想充填暂堵设计软件0优选各种暂堵剂复配而成的[9,13]。5种钻井液配方见表1。 常规性能评价实验按GB/T1678311)2006标准在室温条件下进行,经130e和150e滚动16h前后的性能评价实验结果见表2。

图1 单一可变裂缝内钻井液侵入曲线

Fig.1 Thecurvesoftheinvasionratecausedbyfluidsintothe

continuouslydeformedsingle

fracture

从图1模拟结果可以看出,不同流型指数的钻井液在正压差下在裂缝中的突进速度都极快,最大侵入通常发生在初滤失阶段。因此,要对微裂缝达到有效的封堵效果,不但要求钻井液具有合理的流型指数,还要求钻井液滤饼的形成速度要快,才能将钻井液的瞬时滤失量控制在最低限。

表1 5种钻井液配方

Table1 Formulasofthefivekindsofdril-linfluids

处理剂加量体积比/%

配方编号

NaOH

ÑÒÓÔÕ

015015015015015

XC013013013013013

多元醇22222

降滤失剂

JMP

22222

无机盐15----甲酸盐-12121212

结构剂PRD115115115115115

成膜剂CMJ----115

IPM---44