[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

本發明公開了一種裂縫堵漏模擬的實驗裝置及其實驗方法，該裝置包括主循環回路和第一支路，主循環回路包括堵漏漿罐、地層水罐、上循環管路、下循環管路、裂縫堵漏模擬器和脈沖電磁閥，該實驗方法包括模擬地層水侵蝕裂縫及裂縫面直至飽和的實驗方法、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方法、模擬鉆井液沖刷堵漏層的實驗方法、評價堵漏漿封堵裂縫的堵漏效果的實驗方法等。本發明公開了一種裂縫堵漏模擬的實驗裝置及其實驗方法，能夠對在貫穿裂縫內形成的堵漏層進行正向和反向承壓測試以及正反向交替作用下的承壓能力測試，真實評價模擬鉆井過程中堵漏漿堵漏及堵漏完成后堵漏層持續的封堵能力，進而評價堵漏材料的堵漏效果。

技術領域

本發明涉及石油鉆井測試的實驗方法，具體涉及一種裂縫堵漏模擬的實驗裝置及其實驗方法。

背景技術

井漏是在鉆井、固井、測井等各種井下作業中，鉆井液、水泥漿、完井液及其它流體等各種工作液在壓差作用下漏入地層的現象。鉆井液漏失是鉆井作業中一種常見的井下復雜情況。井漏可以發生在淺、中及深層中，也可以在不同的地質年代如從第四系直到古生界發生。而且，各類巖性的地層中都可能出現。

一旦漏失發生，不僅延誤鉆井時間，損失鉆井液，干擾地質錄井工作，而且還可能引發井塌、卡鉆、井噴等一系列復雜情況與事故，甚至導致井眼報廢，造成重大的經濟損失。若在油氣層發生井漏，還易造成對產層的損害，影響生產，因為漏失導致了生產測試和樣品測試的失敗，而生產層的堵塞使生產效率下降。從某種程度上講，井漏比某些鉆井事故給油氣勘探開發帶來的損失更大。因此，在鉆井過程中，需向鉆井液中加入各種堵漏材料，對裂縫進行堵漏。堵漏材料的選擇要考慮到地層物理化學性質、地層承壓能力等多方面的因素，常用的堵漏材料有石墨顆粒、碳酸鈣顆粒以及各種聚合物。

此外，由于起下鉆產生的壓力波動易導致堵漏層失效，導致鉆井液漏失。波動壓力可能來自下鉆過程中產生的激動壓力，如當鉆柱或套管向井內下人太快時，將使凈水壓類增高，即為激動壓力，激動壓力可靜會引起井漏；也有可能來自有起鉆過程的抽吸作用導致堵漏材料反向流出，如抽吸壓力發生在井內起鉆時，鉆柱下端因上升而空出來的井眼空間，以及鉆井液因黏滯性附于鉆柱上，隨鉆柱上行而空出來的空間將由其上面的鉆井液填充，引起鉆井液向下流動。在鉆井過程中，起下鉆作業比較頻繁發生，容易到堵漏層產生影響，研究正反向壓差作用下的封堵層的承壓能力，能夠更加準備的確定某種堵漏材料或堵漏漿的適用范圍，對現場具有很好的指導意義。

防漏堵漏室內評價方法是評價鉆井液及防漏堵漏材料效果的重要實驗手段。而該方法主要通過堵漏模擬評價儀器來實現的。現有的堵漏評價裝置很多，如中國發明專利《模擬鉆井液動態漏失與堵漏的實驗裝置及實驗方法》(公布號為CN103953332A)，《承壓堵漏測試儀》(公布號為CN102400677A)和《智能高溫高壓動態堵漏評價實驗儀》(申請號為200510019252.X)等。

然而，現有的評價裝置沒有考慮真實鉆井過程中壓力波動對堵漏過程的影響，以及沒有考慮由于壓力波動產生負壓差后堵漏材料反吐現象；也沒有考慮鉆井液對已完成的堵漏層的沖刷后堵漏層承壓能力；此外，現有大裂縫沒有考慮地層的滲透率特征，也不能真實反應堵漏過程。由于沒有考慮這些重要的因素，現有的堵漏評價裝置及其評價方法的實驗有效性偏低，通過現有裝置及方法得出的結論不能指導實踐，無法真正用于綜合評價堵漏材料的堵漏效果及堵漏層的承壓能力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種裂縫堵漏模擬的實驗裝置及其實驗方法，考慮真實鉆井過程中壓力波動對堵漏過程的影響等因素，用以解決現有裂縫堵漏模擬的實驗裝置及其實驗方法無法真正用于綜合評價堵漏材料的堵漏效果及堵漏層的承壓能力的問題。