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基于Darcy-Stokes耦合模型的缝洞型地层钻井液漏失规律研究

何淼 胡贝 林德举 许明标 徐鹏 宋建建

长江大学学报(自然科学版)2025,Vol.22Issue(6):59-68,10.
长江大学学报(自然科学版)2025,Vol.22Issue(6):59-68,10.

基于Darcy-Stokes耦合模型的缝洞型地层钻井液漏失规律研究

Study on drilling fluid loss mechanisms in fractured-vuggy formations based on a Darcy-Stokes coupled model

何淼 1胡贝 2林德举 3许明标 4徐鹏 5宋建建1

作者信息

  • 1. 长江大学石油工程学院,湖北 武汉 430100
  • 2. 深层油气全国重点实验室 (中国石油大学 (华东)),山东 青岛 266580
  • 3. 油气资源与工程全国重点实验室 (中国石油大学 (北京)),北京 102249
  • 4. 低碳催化与二氧化碳利用全国重点实验室 (长江大学),湖北 武汉 430100
  • 5. 油气钻采工程湖北省重点实验室 (长江大学),湖北 武汉 430100
  • 折叠

摘要

Abstract

Lost circulation represents a common downhole complication during drilling operations in fractured-vuggy formations,where understanding fluid loss mechanisms is critical for effective prevention and control.A Darcy-Stokes coupling model integrating matrix pores,natural fractures,and vugs is established to characterize such formations.Within this model,fluid flow in matrix pores and fractures follows Darcy's law as seepage,while flow in vugs obeys the Navier-Stokes equations for free flow.Coupling interface conditions are derived from mass and momentum conservation principles.Analysis based on this model reveals that higher matrix permeability and formation porosity significantly increase fluid loss rate.For drilling fluid properties,lower viscosity and higher compressibility enhance loss intensity.Regarding fracture characteristics,wider apertures and reduced normal stiffness markedly accelerate fluid loss rate.Elevated bottomhole pressure directly intensifies fluid loss,while interconnected vug networks particularly with greater quantity,proximity and size facilitate stable high-flux channels that amplify cumulative fluid loss.

关键词

Darcy-Stokes耦合模型/缝洞型地层/钻井液漏失/漏失速率

Key words

Darcy-Stokes coupling model/fracture-vuggy formations/drilling fluid loss/loss rate

分类

能源科技

引用本文复制引用

何淼,胡贝,林德举,许明标,徐鹏,宋建建..基于Darcy-Stokes耦合模型的缝洞型地层钻井液漏失规律研究[J].长江大学学报(自然科学版),2025,22(6):59-68,10.

基金项目

国家自然科学基金项目"基于数据驱动的深水钻井溢流智能识别与反演解释研究"(51904034) (51904034)

深层油气全国重点实验室开放课题"超深井钻井智能井控预测-监测-控制一体化技术研究"(SKLDOG2024-KFYB-11) (SKLDOG2024-KFYB-11)

油气资源与工程全国重点实验室开放课题"数字孪生驱动的双深双高钻井溢流智能识别与调控方法研究"(PRE/open-2506). (PRE/open-2506)

长江大学学报(自然科学版)

1673-1409

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