[發(fā)明專利]一種封縫堵氣實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置及測(cè)試方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710418704.4
• 申請(qǐng)日: 2017-06-06
• 公開（公告）號(hào): CN109001438A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓子軒;柴龍;李大奇;林永學(xué);陳曉飛;胡子喬;唐文泉;甄劍武;王顯光;高書陽;何仲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01N33/26
• 分類號(hào): G01N33/26
• 代理公司: 北京知舟專利事務(wù)所(普通合伙) 11550
• 代理人: 楊茜

本發(fā)明涉及模擬石油天然氣鉆井的實(shí)驗(yàn)裝置領(lǐng)域的一種封縫堵氣實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置及測(cè)試方法。所述封縫堵氣實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置包括微裂縫巖心，微裂縫封堵測(cè)試系統(tǒng)，氣體承壓測(cè)試系統(tǒng)。本發(fā)明可在不同循環(huán)流速、壓差、溫度等實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)含有單一或者組合微裂縫的巖心進(jìn)行封堵評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，分析對(duì)比不同鉆井液對(duì)不同裂縫開度的微裂縫的漏失量，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種鉆井液的封堵特性進(jìn)行研究，同時(shí)模擬井下微裂縫氣侵井筒的特點(diǎn)，測(cè)試封堵巖心氣體承壓能力以及氣體流速，評(píng)價(jià)鉆井液封堵微裂縫的封縫堵氣效果，為微裂縫碳酸鹽巖地層、微裂隙發(fā)育的頁巖地層的安全鉆進(jìn)提供一種新的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)研究手段。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模擬石油天然氣鉆井的實(shí)驗(yàn)裝置領(lǐng)域，更進(jìn)一步說，涉及一種封縫堵氣實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置及測(cè)試方法。

背景技術(shù)

在油氣勘探與開發(fā)鉆井過程中，地層中的流體(油、氣、水等)進(jìn)入井筒，可能導(dǎo)致溢流，如果失控便會(huì)導(dǎo)致井噴。氣液置換多發(fā)生在裂縫性地層特別是垂直裂縫性地層，其根本原因是鉆井液進(jìn)入裂縫空間，擠壓儲(chǔ)存于裂縫中的天然氣，導(dǎo)致天然氣壓力升高。同時(shí)，進(jìn)入裂縫的鉆井液必然分布于裂縫下部，將天然氣擠壓到裂縫的上部，當(dāng)天然氣壓力升高到超過井筒有效液柱壓力時(shí)，在裂縫頂端產(chǎn)生局部負(fù)壓差，為了維持原有的壓力平衡狀態(tài)，裂縫內(nèi)氣體會(huì)侵入井筒，進(jìn)而誘發(fā)了氣侵。氣液置換型氣侵最典型出現(xiàn)的地區(qū)在我國(guó)塔里木油田塔中地區(qū)深部奧陶系目的層鉆井中。其縫洞型油氣藏氣液置換速度快、循環(huán)排氣作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，易漏失和溢流，靜止后循環(huán)全烴值高、排氣時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致儲(chǔ)層鉆井時(shí)效低，鉆井周期長(zhǎng)。縫洞型油氣藏封縫堵氣防氣侵的關(guān)鍵在于在裂縫中能夠又快又好的形成致密的封堵層，實(shí)現(xiàn)快速有效的封堵，防止鉆井液在微過平衡條件下進(jìn)入裂縫，壓縮裂縫內(nèi)氣體，使得裂縫內(nèi)氣體進(jìn)入井筒。

目前實(shí)驗(yàn)室沒有直接進(jìn)行封縫堵氣效果評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)裝置及方法。間接進(jìn)行鉆井液封堵效果評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的方法主要有：高溫高壓濾失砂床實(shí)驗(yàn)、模擬裂縫封堵實(shí)驗(yàn)。高溫高壓濾失砂床實(shí)驗(yàn)是用一定目數(shù)的組合填砂制作成砂床，通過測(cè)量濾失量來評(píng)價(jià)封堵效果，此類實(shí)驗(yàn)僅能模擬鉆井液對(duì)砂巖孔隙的封堵效果，無法模擬地層微裂縫的封堵效果。模擬裂縫封堵實(shí)驗(yàn)主要采用鋼板模塊或者有機(jī)玻璃模塊制作的模擬巖心進(jìn)行封堵實(shí)驗(yàn)，這2種方法制作的模擬巖心，一是縫寬在500μm以上，二是縫面光滑，通過一定的表面刻劃，也無法模擬真實(shí)地層的巖石縫面粗糙度。

李之軍(李之軍.垂直裂縫地層氣液置換及鉆井液防氣侵封堵技術(shù)研究.西南石油大學(xué)博士學(xué)位論，2014.6.)公開了一種具有數(shù)據(jù)自動(dòng)采集及壓力自動(dòng)恢復(fù)功能、裂縫面板可拆卸及裂縫寬度(0.3～1.0mm)可調(diào)的垂直裂縫氣液置換及封縫堵氣防氣侵實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置，可開展常溫下模擬微裂縫封堵實(shí)驗(yàn)研究。

劉永貴等(劉永貴，宋濤，徐用軍.高溫深井微裂縫封堵評(píng)價(jià)方法及其應(yīng)用—以松遼盆地徐深氣田為例.天然氣工業(yè)，2016.36(2).)公開了使用與巖石成分接近的硅鋁酸鹽材料制作一種新型微裂縫巖心模型的技術(shù)，其微裂縫開度介于1～50μm，縫面粗糙度、孔隙發(fā)育情況及縫面形態(tài)與天然裂縫更加接近，自主設(shè)計(jì)了微裂縫封堵評(píng)價(jià)裝置，工作溫度達(dá)200℃，工作壓力介于3.5～5.0MPa，可模擬井下工作液的流動(dòng)狀態(tài)開展封堵實(shí)驗(yàn)研究。

李春霞等(李春霞，黃進(jìn)軍，崔茂榮.評(píng)價(jià)鉆井液完井液對(duì)裂縫性地層封堵效果的新方法.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版，2003，25(5)：57～59.)公開的方法為利用387-42型泥漿失水儀，填集層采用10～20目、20～40目和80～100目三種類型的石英砂作填集層的填充顆粒，緊密堆積后來評(píng)價(jià)鉆井液、完井液的封堵效果。

公開號(hào)為CN103485762A的中國(guó)專利涉及一種可視化模擬泥頁巖微裂縫封堵能力測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法，通過把含有不同濃度、不同種類封堵劑的溶液或鉆井液，在不同壓差和時(shí)間等實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)單一或組合微裂縫巖樣進(jìn)行驅(qū)替封堵評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，對(duì)比侵入深度等指標(biāo)和直接描述鉆井中內(nèi)泥餅的形成狀況，優(yōu)選合適的鉆井液封堵劑和優(yōu)化鉆井液體系配方，解決了以往不能進(jìn)行泥頁巖微裂縫封堵可視化模擬評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)條件。但是其所使用的巖樣為刻蝕裂縫鋼化玻璃，不夠真實(shí)接近真實(shí)地層微裂縫特點(diǎn)，不能進(jìn)行堵氣效果評(píng)價(jià)。