模拟钻井液漏失进入裂缝性地层的半解析方法

钻进过程中的井漏是一个具有挑战性的问题，可能中断作业、降低效率并污染地下。当所钻 borehole 截穿导水断层或裂缝时，井漏表现为钻井液、修井液或固井液部分或完全逸入周围岩层。堵漏材料（LCM）常用于缓解过程。理解裂缝有效水力特性与流体漏失行为对缓解该问题至关重要。裂缝中流体流动的解析建模是一种可快速部署以评估井漏并进行诊断（包括漏失速率衰减、有效裂缝导流能力及 LCM 选择）的工具。此类模型应适用于牛顿与非牛顿屈服应力流体，其中流体流变学为流体流动与剪切应力的非线性函数。本工作中，开发了一种新的半解析解以模拟非牛顿钻井液在裂缝介质中的流动。该解模型适用于呈现屈服幂律（Herschel-Bulkley）的各种流体类型。我们使用基于 Cauchy 方程的高分辨率有限元模拟来验证我们的解。我们还生成类型曲线并与文献中其他结果比较。我们展示了所提模型在两个遭遇井漏的现场案例中的适用性。为应对地下不确定性，我们将所开发的解与 Monte-Carlo 结合并生成概率预测。该解法可估计以裂缝水力开度为参数的裂缝导流能力范围，以及可预测累计漏失体积的时间相关流体漏失速率。所提方法准确且高效，足以支持实时钻井作业的决策。