[發明專利]一種鉆井液泥餅生成試驗方法

在審

• 申請號: 202010410514.X
• 申請日: 2020-05-14
• 公開（公告）號: CN111693455A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 劉偉;羅超;譚強;周寶
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00;G01N33/00;G01N33/24
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 劉小娟

本發明涉及一種鉆井液泥餅生成試驗方法。所述方法包括：使隔油套置于試驗巖樣的外周圍，并使隔油套與所述試驗巖樣的環空填充滿填料；使圍壓筒與隔油套之間形成圍壓油容置腔；將試驗巖樣的一端固定，另一端加載軸向應力至預設值；通過向圍壓油容置腔注入油液以使隔油套形成內外壓差；通過向所述圍壓筒的周壁施加徑向應力至預設值以模擬地層在不同深度處的水平地應力；通過向試驗巖樣內部環空形成的鉆井液容置腔注入鉆井液并施加應力至所設應力值；將試驗巖樣的環境加熱至預設溫度；觀察或記錄所述鉆井液泥餅生成的過程。本發明能夠較好地還原在鉆井過程中鉆井液發生濾失生成泥餅的過程，能夠為探索井壁失穩問題提供有力的理論基礎。

技術領域

本發明涉及油氣井鉆井工程技術領域，具體涉及一種鉆井液泥餅生成試驗井筒模擬機構及系統。

背景技術

在鉆井過程中，由于井壁的滲透作用，鉆井液會發生濾失，濾液進入地層。在鉆井液濾失的過程中，井壁表面因鉆井液中的固體顆粒的堆積產生一定厚度的泥餅，鉆井液的泥餅對于控制鉆井液濾失，維護井壁穩定及潤滑起著極其重要的作用。井壁上形成濾餅后，滲透性減小，阻止或減慢了鉆井液繼續侵入地層。在鉆井過程中鉆井液的濾液損失是必然的，通過濾失可形成濾餅保護井壁。因此，泥餅的形成對于防止鉆井液中水相侵入地層和維持井壁穩定具有十分重要的意義。

鉆井液的濾失量與地層的滲透率密切相關，渤中地區中深層硬脆性泥頁巖基質滲透率極低，在泥頁巖內分布有近水平的層理，眾多的微裂縫為鉆井液提供了滲流通道，鉆井液中的水相以微裂縫為滲流通道進入地層，由于鉆井液的滲流可能會導致鉆井液在井壁上形成泥餅，從而阻止鉆井液的滲流，防止鉆井液中水相進入地層造成泥頁巖地層發生水化，導致井壁失穩等復雜事故的發生。近年來，面對國內外油氣資源勘探開發的需求，所鉆遇的地層條件愈來愈復雜，泥頁巖井壁失穩問題愈加復雜，然而對于含有微裂縫的硬脆性泥頁巖井壁泥餅的評價缺乏深入的認識，目前尚無高效模擬真實地層泥餅狀態的試驗裝置與方法。

在鉆井過程中，硬脆性泥頁巖井壁失穩的機理一直是學術上備受爭論的方面，因此有必要開展室內試驗，為理論分析和數值模擬綜合研究提供支持，尤其揭示硬脆性泥頁巖井壁失穩的機理，為安全、快速鉆井提供技術支持。

發明內容

本發明旨在提供一種鉆井液泥餅生成試驗方法，以模擬在鉆井過程中泥餅的形成并進而可對泥餅進行評價，進而為深層裂縫硬脆性泥頁巖鉆井過程提供可靠的理論基礎。

本發明提出一種鉆井液泥餅生成試驗方法，所述方法包括：

使隔油套置于試驗巖樣的外周圍，并使所述隔油套與所述試驗巖樣的環空填充滿填料；

使圍壓筒與所述隔油套之間形成圍壓油容置腔；

將所述試驗巖樣的一端固定，另一端加載軸向應力至預設值以模擬地層在不同深度處的垂向應力；

通過向所述圍壓油容置腔注入油液以使所述隔油套形成內外壓差；

通過向所述圍壓筒的周壁施加徑向應力至預設值以模擬地層在不同深度處的水平地應力；

通過向所述試驗巖樣內部環空形成的鉆井液容置腔注入鉆井液并施加應力至所設應力值；

將所述試驗巖樣的環境加熱至預設溫度；

觀察或記錄所述鉆井液泥餅生成的過程。

根據本發明的一種實施方式，所述填料的抗壓強度大于等于60MPa。

根據本發明的一種實施方式，所述填料形狀為球形，所述填料為實心陶粒。

根據本發明的一種實施方式，通過改變所述填料的粒徑大小來改變遠場地層滲透率的大小。

根據本發明的一種實施方式，通過溢流控制閥控制所述鉆井液容置腔內的鉆井液應力。