水平井同心/偏心钻井过程中动态外滤饼形成机理研究

摘要

水平井钻井及随钻测井作业中,滤饼形成的质量会直接影响井壁稳定性及随钻测井的准确性.本文建立了一种适用于评估过度平衡水平井钻井作业中滤饼形成和流体损失的数学模型,其计算结果经与前人对比准确性良好.该模型基于有限差分法计算了幂律钻井液的三维非牛顿流场,利用显性Runge-kutta方法实现了滤液的径向渗透率和滤饼生长速率计算,并分析了自由流动参数对滤饼厚度剖面的影响.计算结果显示,在水平井钻井同心情况下(常规水平井钻井操作参数范围内)增加钻柱旋转对滤饼厚度和渗透速度几乎没有影响;钻柱旋转效果会随着偏心距的增加而增加;较低转速下,扩大和缩小间隙时会分别出现最大和最小的饼块厚度,但在高转速下这种影响可忽略;增大钻柱半径,减小粒径,会使壁面滤饼变厚.该模型对水平井钻井完井随钻测井作业具有一定的指导意义.