[發(fā)明專(zhuān)利]一種裂縫堵漏模擬的實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011215491.3
• 申請(qǐng)日: 2020-11-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112326888B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬成云;馮永存;李曉蓉;鄧金根;羅超
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（北京）
• 主分類(lèi)號(hào): G01N33/00
• 分類(lèi)號(hào): G01N33/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 謝斌

1.一種裂縫堵漏模擬的實(shí)驗(yàn)方法，采用裂縫堵漏模擬的實(shí)驗(yàn)裝置，所述裂縫堵漏模擬的實(shí)驗(yàn)裝置包括主循環(huán)回路、第一支路(61)和第二支路(62)，

所述主循環(huán)回路包括堵漏漿罐(1)、地層水罐(2)、上循環(huán)管路(3)、下循環(huán)管路(4)、裂縫堵漏模擬器(5)、泥漿泵(31)、脈沖電磁閥(32)和計(jì)算機(jī)(33)；

所述裂縫堵漏模擬器(5)內(nèi)設(shè)置有狹長(zhǎng)的貫穿裂縫(51)，所述貫穿裂縫(51)包括貫穿裂縫進(jìn)液端(511)、貫穿裂縫出液口(513)和裂縫通道(512)，所述貫穿裂縫進(jìn)液端(511)和所述貫穿裂縫出液口(513)分別設(shè)置于所述裂縫通道(512)的兩端；所述貫穿裂縫進(jìn)液端(511)的兩端分別設(shè)置有進(jìn)液端進(jìn)液口(514)和所述進(jìn)液端出液口(515)；

所述貫穿裂縫進(jìn)液端(511)粗大、貫穿裂縫出液口(513)細(xì)小；所述貫穿裂縫(51)為由兩塊相同的帶有斜面的裂縫板(50)拼接而成的楔形裂縫；

所述堵漏漿罐(1)和所述地層水罐(2)的頂部設(shè)置有出液口，所述堵漏漿罐(1)和所述地層水罐(2)的出液口并聯(lián)連通于所述上循環(huán)管路(3)的進(jìn)液口，所述上循環(huán)管路(3)上設(shè)置有泥漿泵(31)；所述上循環(huán)管路(3)的出液口與所述進(jìn)液端進(jìn)液口(514)連通，所述進(jìn)液端出液口(515)與所述下循環(huán)管路(4)的進(jìn)液口連通，所述堵漏漿罐(1)和所述地層水罐(2)的底部設(shè)置有回液口，所述堵漏漿罐(1)和所述地層水罐(2)的回液口并聯(lián)連通于所述下循環(huán)管路(4)的出液口，由此形成主循環(huán)回路；

所述貫穿裂縫出液口(513)與所述第一支路(61)的進(jìn)液端連通，所述第一支路(61)的出液端的正下方設(shè)置有第一廢液池(610)；

所述裂縫堵漏模擬器(5)出液側(cè)的底部設(shè)置有滲透液出孔(516)，所述貫穿裂縫(51)的滲透液出孔(516)與所述第二支路(62)的進(jìn)液端連通，所述第二支路(62)的出液端的正下方設(shè)置有第二廢液池(620)；

其中，所述堵漏漿罐(1)和所述地層水罐(2)的出液口與所述上循環(huán)管路(3)的進(jìn)液口之間的管路上分別設(shè)置有堵漏漿罐出液控制閥(11)和地層水罐出液控制閥(21)，所述泥漿泵(31)與所述上循環(huán)管路(3)的進(jìn)液口之間的管路上設(shè)置有脈沖電磁閥(32)，所述脈沖電磁閥(32)連接有計(jì)算機(jī)(33)；所述堵漏漿罐(1)和所述地層水罐(2)的回液口與所述下循環(huán)管路(4)的出液口之間的管路上分別設(shè)置有堵漏漿罐回液控制閥(12)和地層水罐回液控制閥(22)；

所述下循環(huán)管路(4)、所述第一支路(61)和所述第二支路(62)上分別設(shè)置有第一閥門(mén)(71)、第二閥門(mén)(72)和第三閥門(mén)(73)；

所述上循環(huán)管路(3)、所述下循環(huán)管路(4)和所述第一支路(61)上分別設(shè)置有第一壓力表(81)、第二壓力表(82)和第三壓力表(83)；

所述下循環(huán)管路(4)、所述第一支路(61)和所述第二支路(62)上分別設(shè)置有第一回壓閥(91)、第二回壓閥(92)和第三回壓閥(93)；

所述第一支路(61)連通有手壓泵(6)；

其特征在于，該方法包括：

步驟A：模擬地層水侵蝕裂縫及裂縫面直至飽和的實(shí)驗(yàn)，包括以下步驟：

步驟A1：依次打開(kāi)地層水罐出液控制閥(21)、第四閥門(mén)(74)和第三閥門(mén)(73)，設(shè)置第三回壓閥(93)的實(shí)驗(yàn)壓力值P；

步驟A2：開(kāi)啟泥漿泵(31)，地層水罐(2)中的地層水進(jìn)入上循環(huán)管路(3)，流經(jīng)第四閥門(mén)(74)后進(jìn)入進(jìn)液端進(jìn)液口(514)，并從貫穿裂縫進(jìn)液端(511)進(jìn)入裂縫通道(512)內(nèi)；

步驟A3：地層水向兩側(cè)的裂縫板(50)滲透，匯入至滲透液出孔(516)并流入至第二支路(62)，經(jīng)過(guò)第三回壓閥(93)和第三閥門(mén)(73)后從第二支路(62)的出液端流出至第二廢液池(620)，直至第二支路(62)的出液端流速穩(wěn)定；

步驟A4：關(guān)閉泥漿泵(31)，關(guān)閉地層水罐出液控制閥(21)；

步驟B：維持堵漏層兩側(cè)恒定壓差下模擬動(dòng)態(tài)堵漏漿封堵裂縫的實(shí)驗(yàn)，包括以下步驟：

步驟B1：依次打開(kāi)堵漏漿罐出液控制閥(11)、第一閥門(mén)(71)、堵漏漿罐回液控制閥(12)和第二閥門(mén)(72)；

步驟B2：設(shè)置第二回壓閥(92)和第三回壓閥(93)的壓力值均為0.5P，設(shè)置第一回壓閥(91)壓力值為1.5P；

步驟B3：開(kāi)啟泥漿泵(31)，堵漏漿罐(1)中的堵漏漿進(jìn)入上循環(huán)管路(3)，經(jīng)過(guò)第四閥門(mén)(74)后進(jìn)入進(jìn)液端進(jìn)液口(514)，并從貫穿裂縫進(jìn)液端(511)進(jìn)入裂縫通道(512)內(nèi)；

步驟B4：堵漏漿在裂縫通道(512)內(nèi)累積逐漸形成堵漏層(100)，貫穿裂縫(51)的貫穿裂縫進(jìn)液端(511)和貫穿裂縫進(jìn)液端(511)處的壓力逐漸增加，直至裂縫堵漏模擬器(5)內(nèi)部壓力達(dá)到第二回壓閥(92)和第三回壓閥(93)設(shè)置的壓力值0.5P；

步驟B5：一部分堵漏漿貫穿通過(guò)裂縫板(50)進(jìn)入第一支路(61)的進(jìn)液端，先后依次經(jīng)第二閥門(mén)(72)和第二回壓閥(92)后，從第一支路(61)的出液端流出至第一廢液池(610)；同時(shí)另一部分堵漏漿滲透過(guò)裂縫板(50)進(jìn)入第二支路(62)的進(jìn)液端，經(jīng)第三回壓閥(93)和第三閥門(mén)(73)后，從第二支路(62)的出液端進(jìn)入第二廢液池(620)；

步驟B6：重復(fù)步驟B4至步驟B5，直到當(dāng)主循環(huán)回路內(nèi)的堵漏漿壓力達(dá)到第一回壓閥(91)設(shè)置的壓力值1.5P后，堵漏漿通過(guò)第一回壓閥(91)進(jìn)入下循環(huán)管路(4)，經(jīng)過(guò)第一閥門(mén)(71)、堵漏漿罐回液控制閥(12)回到堵漏漿罐(1)；

步驟B7：觀察第一壓力表(81)和第二壓力表(82)的壓力值變化，直至第一壓力表(81)和第二壓力表(82)的壓力值相同或接近，由此形成主循環(huán)回路中的堵漏漿封堵裂縫的動(dòng)態(tài)循環(huán)；

步驟C：模擬鉆井液沖刷堵漏層的實(shí)驗(yàn)，包括以下步驟：

步驟C1：保持所述步驟B7的主循環(huán)回路中的堵漏漿封堵裂縫的動(dòng)態(tài)循環(huán)的狀態(tài)下的設(shè)置，使堵漏漿在實(shí)驗(yàn)壓力值P的壓差下持續(xù)沖刷堵漏層(100)；

步驟C2：觀察第一支路(61)的出液端和第二支路(62)的出液端處的流速變化情況；

步驟C3：分析判斷堵漏層(100)是否穩(wěn)定，若第一支路(61)的出液端和第二支路(62)的出液端流速變快，即說(shuō)明堵漏層(100)被破壞；若第一支路(61)的出液端和第二支路(62)的出液端流速無(wú)變化，即說(shuō)明堵漏層(100)未被破壞；

步驟D：評(píng)價(jià)堵漏漿封堵裂縫的堵漏效果的實(shí)驗(yàn)。