[發明專利]鉆井液固結井壁破碎圍巖能力的評價方法

有效

• 申請號: 201911026896.X
• 申請日: 2019-10-26
• 公開（公告）號: CN110761779B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 梁利喜;劉向君;熊健
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00
• 代理公司: 北京麥匯智云知識產權代理有限公司 11754
• 代理人: 曹治麗

1.一種鉆井液固結井壁破碎圍巖能力的評價方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲取與破碎地層巖性相同且新鮮完整的井下鉆井取心，并鉆取圓柱試樣，將圓柱試樣沿中線均勻切分為兩個圓盤試樣；

S2、通過鉆井取心鉆取標準柱塞試樣，采用巖石力學實驗機對標準柱塞試樣進行單軸壓縮測試，并計算得到巖石的單軸抗壓強度UCS；

S3、將兩個圓盤試樣沿切分面對接，并沿接觸面進行法向載荷作用下剪切強度測試，并計算得到圓盤試樣接觸面的抗剪強度；

最大法向載荷不高于單軸抗壓強度UCS的1/20；

所述步驟S3中圓盤試樣接觸面的抗剪強度的計算公式為：

上式中，τ_fs為圓盤試樣接觸面的抗剪強度，σ_n為施加的法向應力，為圓盤試樣接觸面的摩擦角；

S4、將兩個圓盤試樣沿切分面對接貼合固定，放置于充滿鉆井液的耐壓密閉容器中，并向密閉容器內施加壓力及溫度作用一段時間；

S5、將兩個圓盤試樣從密閉容器中取出，并將其放置于直剪盒，沿接觸面進行法向載荷作用下剪切強度測試，測得鉆井液作用后圓盤試樣接觸面之間的抗剪切強度；

S6、通過鉆井液作用后圓盤試樣接觸面之間的抗剪切強度計算鉆井液作用后圓盤試樣接觸面之間的摩擦角和鉆井液作用后圓盤試樣接觸面之間的內聚力增量；

S7、通過圓盤試樣接觸面的抗剪強度、鉆井液作用后圓盤試樣接觸面之間的抗剪切強度和鉆井液作用后圓盤試樣接觸面之間的摩擦角計算鉆井液對剪切強度的增大幅度和鉆井液對摩擦角的增大幅度，并根據鉆井液作用后圓盤試樣接觸面之間的內聚力增量、鉆井液對剪切強度的增大幅度和鉆井液對摩擦角的增大幅度評價鉆井液固結井壁破碎圍巖能力。

2.根據權利 要求1所述的鉆井液固結井壁破碎圍巖能力的評價方法，其特征在于，所述步驟S1中圓柱試樣的直徑為50mm，長度為50mm。

3.根據權利 要求1所述的鉆井液固結井壁破碎圍巖能力的評價方法，其特征在于，所述步驟S2中標準柱塞試樣的直徑為25mm，長度為50mm。

4.根據權利 要求1所述的鉆井液固結井壁破碎圍巖能力的評價方法，其特征在于，所述步驟S3和S5中法向載荷均包括0MPa、和σ_nMax，其中σ_nMax為最大法向載荷。

5.根據權利 要求1所述的鉆井液固結井壁破碎圍巖能力的評價方法，其特征在于，所述步驟S4中施加壓力的大小等于地層壓力或鉆井液壓力，施加溫度的大小為地層實際溫度。

6.根據權利 要求1所述的鉆井液固結井壁破碎圍巖能力的評價方法，其特征在于，所述步驟S6中鉆井液作用后圓盤試樣接觸面之間的摩擦角的計算公式為：

上式中，τ_df為鉆井液作用后圓盤試樣接觸面之間的抗剪切強度，σ_n為施加的法向應力，為鉆井液作用后圓盤試樣接觸面之間的摩擦角，C_df為鉆井液作用后圓盤試樣接觸面之間的內聚力增量。

7.根據權利 要求1所述的鉆井液固結井壁破碎圍巖能力的評價方法，其特征在于，所述步驟S7中鉆井液對剪切強度的增大幅度和鉆井液對摩擦角的增大幅度的計算公式為：

上式中，C_τ為鉆井液對剪切強度的增大幅度，τ_df為鉆井液作用后圓盤試樣接觸面之間的抗剪切強度，τ_fs為圓盤試樣接觸面的抗剪強度，為鉆井液對摩擦角的增大幅度，為鉆井液作用后圓盤試樣接觸面之間的摩擦角，為圓盤試樣接觸面的摩擦角。