[發(fā)明專利]一種致密氣藏水力壓裂用縫內(nèi)暫堵劑的封堵性能評價方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010658840.2
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN112858578B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊生文;李宇;張亮;趙戰(zhàn)江;李昀昀;王世華;張?jiān)迄i;李春;于吉;熊俊杰;王鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋石油集團(tuán)有限公司;中海油能源發(fā)展股份有限公司
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 天津創(chuàng)智睿誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12251
• 代理人: 王融生

1.一種致密油氣藏用縫內(nèi)暫堵劑的封堵性能評價方法，其特征在于：所述方法包括：使用縫內(nèi)暫堵劑材料在伺服試驗(yàn)機(jī)上測試黏附強(qiáng)度；利用金屬帶支撐的剖縫巖心測定所述的縫內(nèi)暫堵劑承壓能力、暫堵率；利用溶解實(shí)驗(yàn)和巖心驅(qū)替裝置共同測定所述縫內(nèi)暫堵劑有效封堵時長；結(jié)合施工井地層數(shù)據(jù)、施工參數(shù)建立所述的縫內(nèi)暫堵劑評價方法；具體包括：

第一步：采用伺服試驗(yàn)機(jī)測量測定黏附強(qiáng)度，設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)：

(1)選取施工井對應(yīng)區(qū)塊的同層位巖心，巖心尺寸為25.4mm×40mm，從縱向上剖成兩半，在剖面與圓柱體側(cè)面處用1mm寬不銹鋼金屬帶支撐巖心，模擬成裂縫剖面；

(2)縫內(nèi)暫堵劑放入攜帶液中，并在設(shè)定為地層溫度的水浴鍋加熱10min，待暫堵劑溶脹完全，涂抹在一側(cè)的巖心剖面上；

(3)將巖心樣品移至巖心夾持器上，圍壓設(shè)定為施工區(qū)塊的閉合壓力，60min后取出巖心；

(4)利用伺服試驗(yàn)機(jī)沿軸心兩側(cè)拉開巖心至?xí)憾聞┩耆黄茐臅r，測得最大拉力值，黏附強(qiáng)度為最大拉力值與裂縫剖面面積之比

其中σ—黏附強(qiáng)度，MPa；F—最大拉力值，N；A—裂縫剖面面積，m²

第二步：采用制備好的巖心在巖心驅(qū)替裝置進(jìn)行有承壓能力測試：

(1)選取施工井對應(yīng)區(qū)塊的同層位巖心，巖心尺寸為25.4mm×40mm，從縱向上剖成兩半，在剖面與圓柱體側(cè)面處用1mm寬不銹鋼金屬帶支撐巖心，模擬成裂縫剖面；

(2)根據(jù)縫內(nèi)暫堵長度計(jì)算縫內(nèi)暫堵劑使用量，將縫內(nèi)暫堵劑放入2mm高、25.4mm寬的敞口金屬盒，并加入攜帶液，在設(shè)定為地層溫度的水浴鍋加熱10min，待暫堵劑溶脹完全，取出制備好的暫堵劑樣品；

M＝5.08·ρ·L

其中：M—縫內(nèi)暫堵劑質(zhì)量，g；ρ—縫內(nèi)暫堵劑密度，g/cm³；L—封堵長度，cm

(3)將剖心后形成裂縫的巖心放入巖心驅(qū)替裝置中，以施工區(qū)塊所用的壓裂液基液為驅(qū)替液體，測定滲透率K；

(4)將暫堵劑樣品放入巖心裂縫面上，巖心樣品放入巖心夾持器中，圍壓為施工區(qū)塊的閉合壓力；

(5)施工區(qū)塊所用的壓裂液基液作為驅(qū)替液體，排量為1mL/min正向驅(qū)替液體，觀察進(jìn)出口段的壓力變化，采用逐級加壓方式測定暫堵劑突破壓力，壓力按照20％逐級增加，每次穩(wěn)壓5min，若未曾突破則繼續(xù)增壓，至出口段有連續(xù)液體流出，表明暫堵劑已突破，記突破壓力P_t為暫堵劑穩(wěn)壓時承受的最高壓力，記K`為暫堵劑最大穩(wěn)壓時的滲透率；

(6)改變暫堵劑用量，測定不同長度時的突破壓力；

(7)計(jì)算暫堵劑承壓能力P_z及暫堵率η，承壓能力是指暫堵劑單位長度的突破壓力；暫堵率為巖心剖面的滲透率與暫堵劑最大穩(wěn)壓時的滲透率之差與巖心剖面的滲透率的比值，暫堵率越接近1，表明封堵效果越好

P_t∝L·P_z

其中P_t—突破壓力，MPa；L—封堵長度，mm；P_z—承壓能力，MPa/mm

其中K`—暫堵劑最大穩(wěn)壓時的滲透率，mD；K—巖心剖面的滲透率，mD

第三步：采用制備好的巖心在巖心驅(qū)替裝置進(jìn)行有效封堵時長測試：

(1)選取施工井對應(yīng)區(qū)塊的同層位巖心，巖心尺寸為25.4mm×40mm，從縱向上剖成兩半，在剖面與圓柱體側(cè)面處用1mm寬不銹鋼金屬帶支撐巖心，模擬成裂縫剖面；

(2)根據(jù)縫內(nèi)暫堵長度計(jì)算縫內(nèi)暫堵劑STP-1使用量，將縫內(nèi)暫堵劑放入高2mm、寬25.4mm的敞口金屬盒，并加入攜帶液，在設(shè)定為地層溫度的水浴鍋加熱10min，待暫堵劑溶脹完全，取出制備好的暫堵劑樣品；

(3)將暫堵劑STP-1放入巖心裂縫面上，巖心樣品放入巖心夾持器中，圍壓為施工區(qū)塊的閉合壓力；

(4)施工區(qū)塊的模擬地層水作為驅(qū)替液體，排量為1mL/min正向驅(qū)替液體，觀察進(jìn)出口段的壓力變化，10min后停止驅(qū)替；靜置巖石驅(qū)替裝置，時長為施工區(qū)塊壓裂井中單段壓裂施工的平均時長；

(5)待暫堵劑在模擬地層水浸泡后，施工區(qū)塊所用的壓裂液基液作為驅(qū)替液體排量為1mL/min正向驅(qū)替液體，驅(qū)替壓力增加至第二步中所述的突破壓力的50％，再以10％逐級增加，穩(wěn)壓5min，若未曾突破則繼續(xù)增壓，至出口段有連續(xù)液體流出，表明暫堵劑已突破，記突破壓力P_end為暫堵劑在施工結(jié)束穩(wěn)壓時承受的最高壓力；

第四步：結(jié)合暫堵劑測得黏附強(qiáng)度、暫堵率、承壓能力、有效封堵時長做出以下判斷：

(1)對比暫堵劑黏附強(qiáng)度與暫堵劑自身抗拉強(qiáng)度，若大于，則表明暫堵劑在裂縫壁面上沒有發(fā)生滑移現(xiàn)象，暫堵劑能抵抗由壓裂液施加的壓力，有效封堵，若小于則說明暫堵劑在裂縫壁面發(fā)生滑移，無法有效封堵；

(2)對比封堵后暫堵劑滲透率與目標(biāo)區(qū)塊巖心基質(zhì)滲透率，若暫堵劑滲透率小于巖心基質(zhì)滲透率，表明壓裂液更多的是通過基質(zhì)濾失，若暫堵劑滲透率大于巖心基質(zhì)滲透率暫堵率越大，表明壓裂液多通過暫堵劑濾失，則導(dǎo)致縫內(nèi)凈壓力下降快，無法滿足施工預(yù)期的裂縫轉(zhuǎn)向延伸的要求；

(3)結(jié)合施工區(qū)塊的地層應(yīng)力及巖石力學(xué)性質(zhì)計(jì)算封堵長度，基于暫堵劑承壓性能判定是否能有效封堵；

P_t(σ_H-σ_h)+S_t

其中：σ_H—最大水平主應(yīng)力，MPa；σ_h—最大水平主應(yīng)力，MPa；S_t—抗張強(qiáng)度，MPa；

(4)結(jié)合施工區(qū)塊平均施工時間，暫堵劑有效封堵時長若大于施工時間，則表明在施工時暫堵劑不會自溶解，導(dǎo)致封堵失效；如小于則表明暫堵劑自降解，存在封堵失效風(fēng)險(xiǎn)，致使暫堵壓裂失敗；

P_end(σ_H-σ_h)+S_t

其中：σ_H—最大水平主應(yīng)力，MPa；σ_h—最大水平主應(yīng)力，MPa；S_t—抗張強(qiáng)度，MPa。