[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

本發明涉及一種鉆井液封堵性能評價用微裂縫巖心的模擬方法。主要解決了現有模擬手段針對微米級開度存在一定局限影響鉆井液對微米級裂縫封堵性能評價的問題。其特征在于：每個泥漿杯下杯蓋上置有巖心套，巖心套下端放置量筒；泥漿杯置于高溫高壓失水儀套筒內；所述下杯蓋為塑料蓋，中心刻有長方形裂縫。鉆井液封堵性能評價用微裂縫巖心的模擬方法包括：（1）設計加工巖心套；（2）插入并固定金屬箔片；（3）澆筑和養護膠凝材料；（4）測試人造巖心微裂縫開度。該鉆井液封堵性能評價裝置及方法，為微裂縫封堵評價實驗，尤其是20μm內微裂縫實驗提供了巖心模塊，彌補了使用縫板模擬裂縫表面光滑和采用現有技術孔隙介質換算裂縫開度的不足。

技術領域

本發明涉及油田鉆井技術領域，特別涉及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。

背景技術

自20世紀60年代，人們開始運用實驗室手段來模擬地層的漏失情況，模擬手段主要是使用開度不同的光滑縫板、不同粒徑尺寸的粒子、高精度激光刻蝕的鋼化玻璃板/低滲人造巖芯和切片金屬巖芯，不同目數的砂盤或瓷片等。上述模擬方法針對微米級開度，尤其是0～20μm的裂縫存在一定的局限，影響了鉆井液對微米級裂縫封堵性能的評價。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服背景技術中存在的現有模擬手段針對微米級開度、尤其是0～20μm的裂縫存在一定的局限影響鉆井液對微米級裂縫封堵性能的評價的問題，而提供一種鉆井液封堵性能評價裝置，該鉆井液封堵性能評價裝置，為微裂縫封堵評價實驗，尤其是20μm內微裂縫實驗提供了巖心模塊，彌補了使用縫板模擬裂縫表面光滑和采用砂床/鋼珠/砂盤等孔隙介質換算裂縫開度的不足。本發明還提供一種鉆井液封堵性能評價用微裂縫巖心的模擬方法。

本發明解決其問題可通過如下技術方案來達到：一種鉆井液封堵性能評價裝置，包括兩個泥漿杯，每個泥漿杯裝有下杯蓋、上杯蓋，所述下杯蓋、上杯蓋分別連接閥桿；泥漿杯上杯蓋通過閥桿連接閥門，閥門通過高壓管線與氣源相連，并由銷子進行固定，從頂部給泥漿杯提供高壓氣源壓力；每個泥漿杯下杯蓋上置有巖心套，巖心套下端放置量筒；泥漿杯底部與巖心套固定；泥漿杯置于高溫高壓失水儀套筒內。

所述下杯蓋為塑料蓋，在塑料蓋中心刻有長方形縫；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；所述泥漿杯內裝有鉆井液；巖心套內裝有微裂縫巖心。

本發明還提供一種鉆井液封堵性能評價用微裂縫巖心的模擬方法，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。