模拟地层中的可变裂缝的方法以及堵漏液的优化方法技术

本发明专利技术涉及钻井技术领域，具体地涉及一种模拟地层中的可变裂缝的方法以及堵漏液的优化方法。所述地层包括位于井筒(19)侧壁的所述可变裂缝(20)，所述方法包括：根据所述可变裂缝(20)在所述井筒(19)中的受力和尺寸以及所述可变裂缝(20)处的岩石系数建立裂缝模型，以确定所述可变裂缝(20)的裂缝开度分布。该模拟地层中的可变裂缝的方法，能够更为准确地模拟可变裂缝的裂缝开度分布，有利于通过模拟实验来精准地研究可变裂缝，为实际开采提供了更有参考价值的实验数据。

【技术实现步骤摘要】
模拟地层中的可变裂缝的方法以及堵漏液的优化方法
本专利技术涉及钻井
，具体地涉及一种模拟模拟地层中的可变裂缝的方法以及堵漏液的优化方法。
技术介绍
井漏是长期困扰钻井工程的技术难题之一，其形成原因复杂、制约因素较多，易诱发井喷、井塌及卡钻等井下复杂事故，严重制约了油气资源的高效勘探开发。通常，通过传统高温高压动态堵漏评价仪进行室内防漏堵漏模拟实验，以用于优选防漏堵漏材料并且优化施工工艺。但是，常规的防漏堵漏模拟实验装置多采用固定开度的不锈钢裂缝模块来模拟试液静态漏失过程，具体的，裂缝为实验装置中提前预设的几种特定的矩形裂缝，并且在整个实验过程中裂缝始终保持固定开度，裂缝面采用不锈钢面来模拟，忽略了裂缝几何形状、裂缝开度动态变化、裂缝实际受力以及裂缝面具体形态对封堵层稳定性的影响，无法准确评价试液动态防漏堵漏效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的现有技术中无法准确模拟可变裂缝导致实验数据的可参考价值不高的问题，提供一种模拟地层中的可变裂缝的方法以及堵漏液的优化方法，该模拟地层中的可变裂缝的方法通过建立裂缝模型，能够更为准确地模拟可变裂缝的裂缝开度分布，有利于通过模拟实验来精准地研究可变裂缝。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种模拟地层中的可变裂缝的方法，所述地层包括位于井筒侧壁的所述可变裂缝，所述方法包括：根据所述可变裂缝在所述井筒中的受力和尺寸以及所述可变裂缝处的岩石系数建立裂缝模型，以确定所述可变裂缝的裂缝开度分布。可选的，所述裂缝模型由以下公式预先建立：其中，x为所述可变裂缝中的某一点处距离所述井筒侧壁处的径向长度；w(x)为所述可变裂缝在该点处的裂缝开度；q为岩石系数；P为所述可变裂缝在所述井筒中的受力；k为所述可变裂缝的形状系数；L为所述可变裂缝在所述井筒中的径向长度；R为所述井筒的半径。可选的，P＝pw-Sh+c(SH-Sh)(3)其中，q为岩石系数；v为岩石的泊松比；E为岩石的弹性模量；P为所述可变裂缝在所述井筒中的受力；pw为所述井筒的压力；SH为所述井筒在所述可变裂缝处的最大水平地应力；Sh为所述井筒在所述可变裂缝处的最小水平地应力；c为地应力的各向异性系数。本专利技术第二方面提供了一种堵漏液的优化方法，所述堵漏液用于封堵可变裂缝，所述优化方法包括：S1：根据所述的模拟地层中的可变裂缝的方法确定所述可变裂缝的裂缝开度分布；S2：根据所述可变裂缝的裂缝开度分布中的最大裂缝开度和最小裂缝开度来确定所述堵漏液的粒径分布范围，并且从所述粒径分布范围中选定所述堵漏液的粒径分布通过堵漏模拟实验得到实验数据；S3：根据多组粒径分布的所述堵漏液相应得到的多组所述实验数据评价各组所述堵漏液的堵漏效果。可选的，所述堵漏液的粒径分布由以下公式确定：其中，Y为所述固体颗粒中的小于粒径d的固体颗粒所占的质量分数；d为所述固定颗粒的最大粒径和最小粒径之间的任意粒径值，其中，所述最大粒径和最小粒径分别根据所述可变裂缝的最大裂缝开度和最小裂缝开度确定；dm为所述固体颗粒的平均粒径；SD为所述固体颗粒的粒径分布的标准差。可选的，在步骤S2中，在所述堵漏模拟实验中，根据所述可变裂缝的裂缝开度分布确定模拟裂缝，通过所述堵漏液封堵所述模拟裂缝形成封堵层，然后，通过钻井液冲击所述封堵层得到所述实验数据，所述实验数据包括所述封堵层的突破压力、所述封堵层的封堵位置和所述封堵层的粒度变化；在步骤S3中，根据多组所述实验数据建立评价指标，以评价所述堵漏液的堵漏性能。可选的，在步骤S3中，所述评价指标由以下公式确定：其中，PLCQ1为第一评价指标；Pb为某组所述实验数据中的所述封堵层的突破压力；为多组所述实验数据中的所述突破压力的平均值；x为该组所述实验数据中的所述封堵层的当量封堵位置；为多组所述实验数据中的所述当量封堵位置的平均值；Cp为该组所述实验数据中的所述封堵层的粒径变化；为多组所述实验数据中的所述粒径变化的平均值。可选的，在步骤S3中，所述评价指标由以下公式确定：其中，PLCQ2为第二评价指标；Pb为某组所述实验数据中的所述封堵层的突破压力；为多组所述实验数据中的所述突破压力的平均值；V为该组所述实验数据中的所述钻井液的漏失量；为多组所述实验数据中的所述漏失量的平均值；x为该组所述实验数据中的所述封堵层的当量封堵位置；为多组所述实验数据中的所述当量封堵位置的平均值；Cp为该组所述实验数据中的所述封堵层的粒径变化；为多组所述实验数据中的所述粒径变化的平均值。可选的，Pb＝Pi-Pt(7)其中，Pb为所述封堵层的突破压力；Pi为所述钻井液在所述模拟裂缝的缝口处的最大注入压力；Pt为所述钻井液在所述模拟裂缝的尖端处的最大注入压力；x为所述封堵层的当量封堵位置；Pc为所述模拟裂缝的闭合压力；L1为所述模拟裂缝的长度；Cp为所述封堵层的粒径变化；Da1为所述堵漏液在封堵前累积粒径分布为a％的固体颗粒的粒径；Da2为所述封堵层在突破后累积粒径分布为a％的固体颗粒的粒径最大值；Db1为所述堵漏液在封堵前累积粒径分布为b％的固体颗粒的粒径最大值，其中b％>a％；Db2为所述封堵层在突破后累积粒径分布为b％的固体颗粒的粒径最大值；Dc1为所述堵漏液在封堵前累积粒径分布为c％的固体颗粒的粒径最大值，其中c％>b％；Dc2为所述封堵层在突破后累积粒径分布为c％的固体颗粒的粒径最大值。通过上述技术方案，本专利技术提供一种模拟地层中的可变裂缝的方法以及堵漏液的优化方法，该模拟地层中的可变裂缝的方法，能够更为准确地模拟可变裂缝的裂缝开度分布，有利于通过模拟实验来精准地研究可变裂缝，为实际开采提供了更有参考价值的实验数据。附图说明图1是本专利技术提供的一种井筒中的可变裂缝的结构示意图；图2是本专利技术提供的一种堵漏实验装置的结构示意图。附图标注说明1、数据采集/控制系统主机；2、柱塞泵；3、温度传感器；4、循环釜体压力传感器；5、循环釜体泄压阀；6、循环釜体；7、搅拌杆；8、裂缝内压力分布传感器；9、不锈钢筛网；10、裂缝釜体；11、滤失介质；12、裂缝面位移传感器；13、裂缝闭合压力传感器；14、裂缝出口端压力传感器；15、裂缝出口端泄压阀；16、裂缝闭合压力泄压阀；17、裂缝闭合压力柱塞泵；18、裂缝尖端压力柱塞泵；19、井筒；20、可变裂缝；21、模拟裂缝。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种模拟地层中的可变裂缝的方法，如图1所示，所述地层包括位于井筒19侧壁的所述可变裂缝20，所述方法包括：根据所述可变裂缝20在所述井筒19中的受力和尺寸以及所述可变裂缝20处的岩石系数建立裂缝模型，以确定所述可变裂缝20的裂缝开度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟地层中的可变裂缝的方法，其特征在于，所述地层包括位于井筒(19)侧壁的所述可变裂缝(20)，所述方法包括：/n根据所述可变裂缝(20)在所述井筒(19)中的受力和尺寸以及所述可变裂缝(20)处的岩石系数建立裂缝模型，以确定所述可变裂缝(20)的裂缝开度分布。/n

【技术特征摘要】
1.一种模拟地层中的可变裂缝的方法，其特征在于，所述地层包括位于井筒(19)侧壁的所述可变裂缝(20)，所述方法包括：
根据所述可变裂缝(20)在所述井筒(19)中的受力和尺寸以及所述可变裂缝(20)处的岩石系数建立裂缝模型，以确定所述可变裂缝(20)的裂缝开度分布。


2.根据权利要求1所述的模拟地层中的可变裂缝的方法，其特征在于，所述裂缝模型由以下公式预先建立：



其中，x为所述可变裂缝(20)中的某一点处距离所述井筒(19)侧壁处的径向长度；w(x)为所述可变裂缝(20)在该点处的裂缝开度；q为岩石系数；P为所述可变裂缝(20)在所述井筒(19)中的受力；k为所述可变裂缝(20)的形状系数；L为所述可变裂缝(20)在所述井筒(19)中的径向长度；R为所述井筒(19)的半径。


3.根据权利要求2所述的模拟地层中的可变裂缝的方法，其特征在于，



P＝pw-Sh+c(SH-Sh)(3)
其中，q为岩石系数；v为岩石的泊松比；E为岩石的弹性模量；P为所述可变裂缝(20)在所述井筒(19)中的受力；pw为所述井筒(19)的压力；SH为所述井筒(19)在所述可变裂缝(20)处的最大水平地应力；Sh为所述井筒(19)在所述可变裂缝(20)处的最小水平地应力；c为地应力的各向异性系数。


4.一种堵漏液的优化方法，其特征在于，所述堵漏液用于封堵可变裂缝(20)，所述优化方法包括：
S1：根据权利要求1-3中任意一项所述的模拟地层中的可变裂缝的方法确定所述可变裂缝(20)的裂缝开度分布；
S2：根据所述可变裂缝(20)的裂缝开度分布中的最大裂缝开度和最小裂缝开度来确定所述堵漏液的粒径分布范围，并且从所述粒径分布范围中选定所述堵漏液的粒径分布通过堵漏模拟实验得到实验数据；
S3：根据多组粒径分布的所述堵漏液相应得到的多组所述实验数据评价各组所述堵漏液的堵漏效果。


5.根据权利要求4所述的堵漏液的优化方法，其特征在于，所述堵漏液的粒径分布由以下公式确定：



其中，Y为所述固体颗粒中的小于粒径d的固体颗粒所占的质量分数；d为所述固定颗粒的最大粒径和最小粒径之间的任意粒径值，其中，所述最大粒径和最小粒径分别根据所述可变裂缝(20)的最大裂缝开度和最小裂缝开度确定；dm为所述固体颗粒的平均粒径；SD为所述固体颗粒的粒径分布的标准差。


6.根据权利要求4所述的堵漏液的优化方法，其特征在于，在步骤S2中，在所述堵漏模...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱正松，李佳，赵冲，钟汉毅，黄达全，赵欣，陈安亮，杨一凡，黄维安，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，中国石油集团渤海钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37