[發明專利]一種鉆井液封堵性能評價裝置及其用于微裂縫巖心的模擬方法

在審

• 申請號: 202010970760.0
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112213199A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 閆晶;張洪大;楊決算;劉永貴;宋濤;劉振華;欒廣涵;王鵬;孫露露;白秋穎;侯杰;張洋
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;大慶石油管理局有限公司
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N33/00;G01N1/28
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 荊曉紅

1.一種鉆井液封堵性能評價裝置，包括兩個泥漿杯(4)，其特征在于：每個泥漿杯(4)裝有下杯蓋、上杯蓋，所述下杯蓋、上杯蓋分別連接閥桿；泥漿杯(4)上杯蓋通過閥桿連接閥門(2)，閥門(2)通過高壓管線與氣源(1)相連，并由銷子進行固定，從頂部給泥漿杯提供高壓氣源壓力；所述下杯蓋為塑料蓋，在塑料蓋中心刻有長方形裂縫。

2.根據權利要求1所述的一種鉆井液封堵性能評價裝置，其特征在于：巖心套為中空不銹鋼套筒，每個巖心套開有若干個8mm深小孔；泥漿杯和巖心套間采用密封膠圈密封。

3.根據權利要求1所述的一種鉆井液封堵性能評價裝置，其特征在于：所述泥漿杯(4)內裝有鉆井液(5)；巖心套(7)內裝有微裂縫巖心(6)。

4.一種利用權利要求1所述的一種鉆井液封堵性能評價裝置進行微裂縫巖心的模擬方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)準備所需內徑及長度巖心套：

準備兩個長度不同的巖心套，每個巖心套開有4個8mm深小孔，兩個巖心套置于高溫高壓失水儀內泥漿杯底部，固定巖心套；

(2)將準備好的巖心套插入并固定金屬箔片：

在塑料蓋中心，刻出長方形縫；將鋁箔裁剪成寬度2.5cm，長度分別為7cm和12cm的長方形；將不同厚度和/或厚度組合的鋁箔插入到塑料蓋的縫中，折疊鋁箔底部并固定在塑料蓋外側，放置在表面皿中；將巖心套放入塑料蓋內；保持鋁箔呈直立狀態；

(3)澆筑和養護膠凝材料：

將硅酸鹽水泥與水混合，充分攪拌后澆筑在巖心套中，放入恒溫恒濕條件下養護；利用水泥的堿性和鋁箔遇堿易腐蝕的性質，在水泥固化的同時完成微裂縫的制作。

(4)測試人造巖心微裂縫開度：

使用封堵評價裝置，將350mL清水倒入泥漿杯中，放入步驟(3)制作的帶有微裂縫巖心的巖心套，使用密封圈密封，固定好后，倒置在高溫高壓失水儀套筒上，聯接好氣源，調節為1MPa壓差，開通氣源，記錄清水完全流出所需的時間；實驗結束，將水泥套從泥漿杯中取出，測量人造巖心的裂縫行程和寬度，使用數學模型計算裂縫的有效開度。

5.根據權利要求4所述的鉆井液封堵性能評價用微裂縫巖心的模擬方法，其特征在于：所述步驟(1)微裂縫封堵評價裝置工作溫度室溫～260℃，工作壓力0～10MPa。

6.根據權利要求4所述的鉆井液封堵性能評價用微裂縫巖心的模擬方法，其特征在于：所述步驟(1)兩個長度不同的巖心套內徑為4cm，長度分別為5cm、10cm；在塑料蓋中心刻出的長方形縫長度為3cm，寬度為0.1cm。

7.根據權利要求4所述的鉆井液封堵性能評價用微裂縫巖心的模擬方法，其特征在于：所述步驟(3)巖心套中澆筑的膠凝材料水灰比0.44的硅酸鹽水泥，插入的微米級金屬箔片為鋁箔片，40℃養護8h后，25℃繼續養護至72h。

8.根據權利要求4所述的鉆井液封堵性能評價用微裂縫巖心的模擬方法，其特征在于：步驟(4)計算裂縫的有效開度使用數學模型為：

其中：h：裂縫有效開度，μm；

Q：縫內流體單位時間的流量，mL/s；

μ：流體的粘度，mPa·s；

L：裂縫行程，mm；

ω：裂縫寬度mm；

ε：裂縫粗糙度校正系數，無量綱；

△P：流體流動方向的壓力梯度，MPa。