裂缝油气藏中同时存在的涌流和漏失现象下的气液流速特性及其计算方法

《Scientific Reports》：Characteristics and calculation method of gas?liquid flow rates for coexisting kick and loss in fractured oil and gas reservoirs

　　

摘要

在裂缝储层中，由于同一压力系统内的气液重力作用，气体上涌和循环中断现象常常同时发生，这给井控带来了严峻挑战。然而，关于井筒与裂缝界面处气液交换速率的定量描述仍较为缺乏。本研究采用体积法（VOF）模型，在恒压边界条件下模拟了井筒与裂缝之间的气液两相流动，并通过已发表的数值数据进行了验证，结果吻合良好。随后，系统地分析了泥浆性质（密度、粘度、流速）以及裂缝几何参数（宽度、高度、压力）对稳态气体上涌速率和循环中断速率的影响。通过巴克ingham π 定理进行量纲分析，确定了压力-毛细比（P/Ca）、邦德数（Bo）和气液粘度比为关键的无量纲群体。接着采用多元非线性回归方法建立了气液交换速率的无量纲幂律预测公式，其决定系数（R2）分别达到 0.93 和 0.94。超过 90% 的预测点落在 85% 的预测区间内，验证集的最小预测误差为 4.4%，证实了所提出关联式的工程可靠性。这些结果为在 gas 上涌与循环中断共存的条件下估算气液交换速率提供了一种有效方法。尽管如此，仍需进一步扩展该模型的适用范围，以适应更极端的井下温度和压力条件，从而为实时井控决策和裂缝地层中的压力钻井优化提供更坚实的理论支持。