[發明專利]一種裂縫性儲層堵漏材料封堵帶失效原因的判定方法

有效

• 申請號: 201710900954.1
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107884335B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 康毅力;閆霄鵬;許成元;游利軍;張敬逸;王凱成
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種裂縫性儲層堵漏材料封堵帶失穩原因的判定方法。將裂縫性儲層用堵漏材料分為兩份，一份進行初始摩擦系數測試；另一份將其加入鉆井液中高溫攪拌，開展裂縫封堵實驗，收集封堵帶失穩前裂縫巖樣內的堵漏材料，確定堵漏材料摩擦系數隨時間的變化曲線，根據靜摩擦階段時間與滑動摩擦系數來判定堵漏材料封堵帶失穩原因。本發明考慮堵漏材料高溫老化，更加真實的模擬堵漏材料在井筒中的循環磨蝕；本發明基于堵漏材料封堵帶結構及其穩定性，模擬實際堵漏過程中封堵帶的承壓失穩，可以準確判定堵漏材料封堵帶失穩原因，為快速、有效地解決封堵帶失穩問題提供重要的依據；本方法還對裂縫性儲層堵漏材料的合理優選有重要意義。

技術領域

本發明涉及石油與天然氣行業鉆井完井過程中工作液漏失控制領域，具體涉及裂縫性儲層堵漏材料封堵帶失穩原因判定方法。

背景技術

裂縫性油氣藏在全球分布廣泛，資源量巨大，發育的裂縫為油氣主要的滲流通道，但裂縫的存在又會導致鉆井液的漏失。鉆井液漏失不僅損失大量鉆井液，延長鉆井周期，誘發井塌、井噴等事故，而且還會造成嚴重的儲層損害，極大地制約了油氣藏的高效開發。因此，裂縫性儲層的漏失控制顯得尤為重要。

裂縫性儲層常用的物理堵漏材料主要包括剛性材料、彈性材料和纖維三大類，通過堵漏材料封堵漏失通道，是控制鉆井液漏失與保護裂縫性儲層的有效方法。在鉆井液中加入三類堵漏材料后，剛性顆粒在裂縫狹窄處進行架橋，使整個封堵層停止向裂縫深處移動，起到封堵層骨架的作用。彈性粒子受擠壓變形，自身的彈性力作用于裂縫面，增強封堵層與裂縫面的摩擦力，進一步阻止封堵層在裂縫中移動。纖維提高封堵層整體性的網架結構，同時捕獲剛性顆粒與彈性顆粒。三類堵漏材料通過協同作用，形成了高強度的堵漏材料封堵帶；三類堵漏材料的任意部分構成了裂縫封堵帶不可或缺的一部分。堵漏材料封堵帶在裂縫中形成后受到儲層高溫流體、井筒液柱壓力、裂縫閉合應力、裂縫面摩擦力等的共同作用。根據顆粒物質力學理論，在這些外載荷下封堵層內部會形成復雜的力鏈網絡，它是顆粒物質支撐外載荷的物質基礎。由于裂縫面起伏度與微凸高度存在差異，使得沿裂縫高度方向封堵層與裂縫面摩擦力大小不同。沿裂縫高度方向封堵層受力不均勻，存在低摩擦力點，這些低摩擦力點易在剪應力作用下發生結構破壞，封堵層發生失穩。當堵漏材料的摩擦系數較低時，在很小的剪應力下封堵層中的力鏈網絡就很容易被破壞，封堵帶發生失穩。封堵帶失穩是導致漏失失效、漏失反復發生的重要原因。

但目前國內外尚缺乏有效的封堵帶失穩的分析方法，難以對其失穩原因進行準確判定。因此研究裂縫性儲層堵漏材料封堵帶失穩原因的分析方法，利用特定的表征方法對封堵材料對封堵帶失穩趨勢進行分析，準確確定封堵帶失穩原因，可以為快速、有效地解決封堵帶失穩問題提供重要的依據。研究成果不僅對裂縫性儲層堵漏材料的合理優選有重要意義，而且對裂縫性儲層安全高效鉆進以及儲層保護具有重要的意義。

發明內容

本發明針對背景技術中存在的問題，提出了一種可以快速、有效判定裂縫性儲層堵漏材料封堵帶失穩原因的方法。

本發明提出的裂縫性儲層堵漏材料封堵帶失穩原因的判定方法，具體步驟如下：

(1)將裂縫性儲層鉆井用的堵漏材料按其力學性質、幾何性質分為三種組合：單一剛性材料、剛性材料與彈性材料、剛性材料與纖維；

(2)將步驟(1)每種組合的堵漏材料按照一定的比例均勻混合、分為兩份，一份進行初始摩擦系數測試，將另一份堵漏材料其加入鉆井液中在一定溫度下攪拌一定時間；

(3)選擇特定裂縫寬度的巖樣，利用步驟(2)中鉆井液進行鋼巖樣裂縫封堵實驗，每組實驗重復三次，取三次實驗的平均值為裂縫封堵帶的承壓能力；

(4)對步驟(3)中的鉆井液重復開展鋼巖樣裂縫封堵實驗，當驅替壓力略小于步驟(3)中確定的裂縫封堵帶承壓能力時，結束裂縫封堵實驗；

(5)將步驟(4)中的鋼巖樣取出、烘干，收集鋼巖樣裂縫內的堵漏材料，獲取失穩前堵漏材料的摩擦系數曲線；