[發明專利]一種裂縫堵漏模擬的實驗裝置及其實驗方法

有效

• 申請號: 202011215491.3
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112326888B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 馬成云;馮永存;李曉蓉;鄧金根;羅超
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 謝斌

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

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

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

所述貫穿裂縫進液端(511)粗大、貫穿裂縫出液口(513)細小；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)的出液口并聯連通于所述上循環管路(3)的進液口，所述上循環管路(3)上設置有泥漿泵(31)；所述上循環管路(3)的出液口與所述進液端進液口(514)連通，所述進液端出液口(515)與所述下循環管路(4)的進液口連通，所述堵漏漿罐(1)和所述地層水罐(2)的底部設置有回液口，所述堵漏漿罐(1)和所述地層水罐(2)的回液口并聯連通于所述下循環管路(4)的出液口，由此形成主循環回路；

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

所述裂縫堵漏模擬器(5)出液側的底部設置有滲透液出孔(516)，所述貫穿裂縫(51)的滲透液出孔(516)與所述第二支路(62)的進液端連通，所述第二支路(62)的出液端的正下方設置有第二廢液池(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管路(3)的進液口之間的管路上分別設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)與所述上循環管路(3)的進液口之間的管路上設置有脈沖電磁閥(32)，所述脈沖電磁閥(32)連接有計算機(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管路(4)的出液口之間的管路上分別設置有堵漏漿罐回液控制閥(12)和地層水罐回液控制閥(22)；

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

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

所述下循環管路(4)、所述第一支路(61)和所述第二支路(62)上分別設置有第一回壓閥(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驗，包括以下步驟：

步驟A1：依次打開地層水罐出液控制閥(21)、第四閥門(74)和第三閥門(73)，設置第三回壓閥(93)的實驗壓力值P；

步驟A2：開啟泥漿泵(31)，地層水罐(2)中的地層水進入上循環管路(3)，流經第四閥門(74)后進入進液端進液口(514)，并從貫穿裂縫進液端(511)進入裂縫通道(512)內；

步驟A3：地層水向兩側的裂縫板(50)滲透，匯入至滲透液出孔(516)并流入至第二支路(62)，經過第三回壓閥(93)和第三閥門(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)的出液端流速穩定；

步驟A4：關閉泥漿泵(31)，關閉地層水罐出液控制閥(21)；

步驟B：維持堵漏層兩側恒定壓差下模擬動態堵漏漿封堵裂縫的實驗，包括以下步驟：

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

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

步驟B3：開啟泥漿泵(31)，堵漏漿罐(1)中的堵漏漿進入上循環管路(3)，經過第四閥門(74)后進入進液端進液口(514)，并從貫穿裂縫進液端(511)進入裂縫通道(512)內；

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

步驟B5：一部分堵漏漿貫穿通過裂縫板(50)進入第一支路(61)的進液端，先后依次經第二閥門(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)；同時另一部分堵漏漿滲透過裂縫板(50)進入第二支路(62)的進液端，經第三回壓閥(93)和第三閥門(73)后，從第二支路(62)的出液端進入第二廢液池(620)；

步驟B6：重復步驟B4至步驟B5，直到當主循環回路內的堵漏漿壓力達到第一回壓閥(91)設置的壓力值1.5P后，堵漏漿通過第一回壓閥(91)進入下循環管路(4)，經過第一閥門(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，由此形成主循環回路中的堵漏漿封堵裂縫的動態循環；

步驟C：模擬鉆井液沖刷堵漏層的實驗，包括以下步驟：

步驟C1：保持所述步驟B7的主循環回路中的堵漏漿封堵裂縫的動態循環的狀態下的設置，使堵漏漿在實驗壓力值P的壓差下持續沖刷堵漏層(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)的出液端流速無變化，即說明堵漏層(100)未被破壞；

步驟D：評價堵漏漿封堵裂縫的堵漏效果的實驗。