CN114626279A - 一种裂缝中刚性颗粒堵漏剂优选粒径级配的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种裂缝中刚性颗粒堵漏剂优选粒径级配的方法，涉及钻井液堵漏技术领域。通过测试裂缝中不同颗粒级配下刚性堵漏颗粒的最大流动压力，绘制刚性堵漏颗粒与裂缝中所对应最大流动压力之间的关系曲线，最终确定刚性堵漏颗粒不同粒径组合下与裂缝内最大流动压力之间的总关系式，从而根据上述关系式对刚性颗粒粒径组合进行优选。本发明中提供的粒径优选方法，操作步骤简单，测试成本低，能够准确建立刚性堵漏颗粒粒径组合与地层裂缝的关系，提高刚性堵漏剂在漏失通道的匹配能力，克服以往粒径选择的盲目性，提高堵漏剂的封堵效果。

Description

一种裂缝中刚性颗粒堵漏剂优选粒径级配的方法
技术领域
本发明涉及钻井液堵漏技术领域，具体涉及一种裂缝中刚性颗粒堵漏剂优选粒径级配的方法。
背景技术
井漏是目前油气勘探开发过程中井下常见问题之一，不同类型的地层都会发生钻井液漏失，影响钻进速度，增加钻井液成本。井漏问题按照漏失通道分为渗透性漏失、裂缝性漏失、溶洞性漏失和破裂性漏失四类，其中裂缝性、溶洞性漏失最为严重。
随着堵漏技术的不断提升，堵漏材料的范围也越来越广，常用的堵漏剂包括桥接堵漏剂、化学堵漏剂、软硬塞堵漏剂等。传统堵漏材料处理漏失问题有自身的缺点，堵漏材料在漏失通道的尺度级配差，大颗粒易堆积，小颗粒易流失，难以对漏失通道形成有效封堵，井漏问题依然没有很好的解决。例如“防漏堵漏钻井液新技术研究”中记载：桥接堵漏主要是利用多种堵漏材料按一定比例配制堵漏浆，进而堵塞裂缝、孔隙通道，通过架桥、支撑、连接、封堵、填充等作用来堵塞漏层，其关键技术在于堵漏剂中颗粒尺寸的分布是否和漏失通道直径相匹配，然而在钻井过程中，有时不能准确掌握漏失地层的裂缝宽度和孔隙尺寸，无法优选和确定堵漏剂的配方，从而增加了成功施工的不确定性，降低了堵漏成功率。
国内外关于堵漏剂研究主要集中在堵漏剂本身的弹性、韧性和耐温性等，例如国外学者研制的膨胀类堵漏材料Poly Block由特定的颗粒状材料和结晶状聚合物混合而成，吸水后膨胀，适用于漏失严重的井漏，在埃及尼罗河三角洲地区进行应用，取得了较好的封堵效果。张歧安等以丙烯酰胺为原材料、具有疏水性的有机化合物为交联剂，通过共价键组成大分子交联网络，用双交联法制成互穿网络聚合物型吸水膨胀材料，再用聚合法得到粒状固体聚合物，最后用疏水性物质对其表面进行化学改性，使其能亲油疏水，延迟膨胀时间，确保颗粒材料有充足的时间进入漏失层后继续膨胀，吸水膨胀体积可达到之前的4数8倍。该堵漏剂吸水膨胀性较强，具有较强的机械弹性形变能力，封堵强度高，拉伸强度大，与各种水基钻井液的配伍性较好。该堵漏剂在彩南油田C2872井、C3002井及霍001井进行了现场应用，均取得了良好的封堵效果。
而目前针对裂缝中堵漏剂的粒度级配问题研究较少，没有建立裂缝和堵漏剂粒径匹配关系，导致堵漏剂粒径选择存在盲目性，不能很好的与漏失通道匹配，导致堵漏效果不佳以及钻井液成本大幅增加。目前，关于堵漏剂粒径级配选择的方法未见报道，而针对裂缝性漏失，急需一种裂缝中堵漏剂颗粒级配的优选方法。
有鉴于此，本发明提供一种复杂裂缝中刚性颗粒堵漏剂优选粒径级配的方法，为堵漏剂粒径组合方式的充分利用给予指导，并为复杂裂缝漏失地层颗粒级配提供理论支持，提高堵漏剂效果、降低成本。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种复杂裂缝中刚性颗粒堵漏剂优选粒径级配的方法，通过确定刚性颗粒堵漏剂不同粒径组合下与裂缝中最大流动压力的关系，对刚性颗粒堵漏剂应用于裂缝堵漏中粒径组合方式进行量化评估，为堵漏剂颗粒的充分利用和堵漏效果给予技术支撑，并为复杂裂缝漏失地层颗粒级配提供理论支持。
术语说明：
级配浓度：本发明所述的级配浓度是指具体的刚性颗粒粒径组合占刚性颗粒总质量的质量百分比。刚性颗粒总质量＝刚性颗粒粒径组合质量+最大粒径颗粒质量。
最大流动压力：本发明所述裂缝中最大流动压力是指具体的刚性堵漏颗粒分散液注入到裂缝入口处时的测试压力。
本发明在具体应用过程中，刚性颗粒堵漏剂占钻井液的质量分数为定值，可根据具体需要选择变化。因此，本发明不涉及堵漏剂的具体浓度要求，只涉及具体刚性颗粒粒径组合占总刚性颗粒质量的比重。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种刚性颗粒堵漏剂优选粒径级配的方法，包括以下步骤：
(1)准备与实际岩心具有相同地层裂缝宽度的裂缝岩心模型；
(2)将相同粒径组合的刚性颗粒堵漏剂分散于钻井液中，与最大粒径刚性颗粒堵漏剂配制不同级配浓度的刚性堵漏颗粒分散液，分别测试所制备的刚性堵漏颗粒分散液在岩心模型裂缝中的最大流动压力，推导得出刚性堵漏颗粒分散液级配浓度与裂缝中最大流动压力之间的关系式；
(3)变化步骤(2)中刚性颗粒堵漏剂的粒径大小，重复步骤(2)，得到不同粒径下，刚性颗粒分散液级配浓度与裂缝中最大流动压力之间的关系式，进而确定固定粒径组合下刚性颗粒分散液级配浓度与裂缝中最大流动压力之间的总关系式，从而进行刚性颗粒堵漏剂级配浓度的优选；
(4)将不同粒径的刚性颗粒分别分散于钻井液中配制相同级配浓度的刚性颗粒分散液，分别测试所制备的刚性颗粒分散液在岩心模型裂缝中的最大流动压力，推导得出固定级配浓度下刚性颗粒粒径与裂缝中最大流动压力之间的关系式；
(5)变化步骤(4)中刚性颗粒分散液的级配浓度，重复步骤(4)，得到不同刚性颗粒分散液的级配浓度下，刚性颗粒粒径与裂缝中最大流动压力之间的关系式，进而确定刚性颗粒粒径与裂缝中最大流动压力之间的总关系式，从而进行刚性颗粒堵漏剂粒径的优选。
优选的，所述的刚性颗粒堵漏剂选自核桃壳、陶瓷粒、橡胶粒、贝壳中的至少一种。刚性颗粒堵漏剂可以在漏失通道中相互堆积形成封堵层，可以有效封堵漏失层。
优选的，步骤(1)中，所述裂缝岩心模型是根据现场实际测井的岩心数据，计算天然裂缝宽度，最终确定裂缝岩心模型，可通过市购或自制得到。
优选的，步骤(2)中，所述相同粒径组合是指：
按照公式K＝T1/T2，将刚性颗粒堵漏剂分为三种粒径结构：0<K≤2，记为结构一；2<K≤4，记为结构二；4<K≤6，记为结构三；
其中，K为刚性颗粒堵漏粒径比值，T1为刚性颗粒堵漏颗粒分散液单一结构的中粒径最大值，T2为刚性颗粒堵漏颗粒分散液单一结构的中粒径最小值；
相同粒径组合＝1/3结构一+1/3结构二+1/3结构三。
优选的，步骤(2)-(5)中，所述级配浓度＝相同粒径组合颗粒质量/(相同粒径组合颗粒质量+最大粒径颗粒质量)*100％。
上式意味钻井液中刚性颗粒堵漏剂的质量有两部分：刚性颗粒堵漏剂粒径组合的质量与最大粒径刚性颗粒堵漏剂的的质量。当单一粒径组合占刚性颗粒堵漏剂总质量比重上升，刚性颗粒堵漏剂的最大粒径占总质量比重下降。
优选的，步骤(2)中，刚性堵漏颗粒分散液的注入量为10-50倍岩心模型裂缝体积。
优选的，步骤(2)和(4)中，所述推导的方法为：根据测试结果绘制关系曲线，然后用最小二乘法拟合得到关系式。
优选的，步骤(2)-(5)中，所述最大流动压力通过高温高压动态堵漏仪器测得。进一步优选的，包括以下步骤：通过高温高压动态封堵装置，设置温度60-120℃，模拟地层温度，将刚性颗粒堵漏剂分散液注入模拟地层裂缝岩心装置中，向模拟地层裂缝岩心装置中通入压力，测试裂缝岩心模型中最高的流动压力。
优选的，步骤(3)中，所述总关系式的确定方法如下：不同粒径下、刚性颗粒分散液级配浓度与裂缝中最大流动压力之间的关系式中，系数取平均值，常数项取平均值，即得刚性颗粒分散液级配浓度与裂缝中最大流动压力之间的总关系式。
步骤(3)中，根据所述的总关系式，可以计算使用不同刚性颗粒分散液级配浓度时可以达到裂缝中最大流动压力值，也可以计算达到不同承压能力值时所需要的刚性颗粒分散液级配浓度。在钻井液堵漏时，可以根据需要提高的漏层承压能力值优选刚性颗粒堵漏剂的级配浓度。
优选的，步骤(5)中，刚性颗粒粒径与裂缝中最大流动压力之间的总关系式的确定方法如下：不同刚性颗粒分散液的级配浓度下、刚性颗粒粒径与裂缝中最大流动压力之间的关系式中，系数取平均值，常数项取平均值，即得刚性颗粒粒径与裂缝中最大流动压力之间的总关系式。
步骤(5)中，根据刚性颗粒粒径与裂缝中最大流动压力之间的总关系式，可以计算使用不同刚性颗粒粒径时可以达到的裂缝中最大流动压力值，也可以计算达到不同承压封堵压力值时所需要的刚性颗粒粒径。在钻井液堵漏时，可以根据需要提高的漏层承压能力值优选刚性颗粒粒径。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供了模拟地层裂缝的岩心模型，通过测试裂缝中不同颗粒级配下刚性堵漏颗粒的最大流动压力，绘制刚性堵漏颗粒与裂缝中所对应最大流动压力之间的关系曲线，最终确定刚性堵漏颗粒不同粒径组合下与裂缝内最大流动压力之间的总关系式，从而根据上述关系式对刚性颗粒粒径组合进行优选。
(2)本发明中提供的粒径优选方法，操作步骤简单，测试成本低。能够准确建立刚性堵漏颗粒粒径组合与地层裂缝的关系，提高刚性堵漏剂在漏失通道的匹配能力，克服以往粒径选择的盲目性，提高堵漏剂的封堵效果。本发明为刚性颗粒堵漏剂的充分利用以及堵漏效果提供方法指导，为后续复杂裂缝堵漏剂粒径优选提供理论支撑。
附图说明
图1是实施例中刚性颗粒粒径组合最大粒径为0.7mm时的刚性颗粒分散液级配浓度与所对应的裂缝中最大流动压力之间的关系曲线图；
图2是实施例中刚性颗粒粒径组合最大粒径为0.5mm时的刚性颗粒分散液级配浓度与所对应的裂缝中最大流动压力之间的关系曲线图；
图3是实施例中刚性颗粒粒径组合最大粒径为0.3mm时的刚性颗粒分散液级配浓度与所对应的裂缝中最大流动压力之间的关系曲线图；
图4是实施例中固定粒径组合下刚性颗粒分散液级配浓度与所对应的裂缝中最大流动压力之间的总关系曲线图；
图5是实施例中刚性颗粒分散液级配浓度为70％时的刚性颗粒粒径组合与所对应的裂缝中最大流动压力之间的关系曲线图；
图6是实施例中刚性颗粒分散液级配浓度为50％时的刚性颗粒粒径组合与所对应的裂缝中最大流动压力之间的关系曲线图；
图7是实施例中刚性颗粒分散液级配浓度为30％时的刚性颗粒粒径组合与所对应的裂缝中最大流动压力之间的关系曲线图；
图8是实施例中固定级配浓度下刚性颗粒粒径与所对应的裂缝中最大流动压力之间的总关系曲线图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。下述实施例中，刚性颗粒堵漏剂占钻井液的质量分数均为5％。
实施例
陶瓷粒的粒径组合优选方法，包括以下步骤：
(1)确定模拟裂缝岩心模型
根据实际从地层中取得的实际岩心，结合测井数据分析，计算得到地层裂缝宽度为0.5-2.0mm之间，取裂缝宽度为1mm，通过自制得到岩心平行裂缝宽度为1mm、岩心裂缝长度为300mm，岩心裂缝高度为20mm的钢柱岩心模型，裂缝体积约为6000mm3(6.0mL)。
(2)选定刚性堵漏颗粒粒径最大为0.7mm，分别配置级配浓度为30％、50％、70％、90％的分散液。
选定刚性堵漏颗粒粒径最大为0.7mm，即给粒径级配一个最大值，通过K值确定三个粒径结构如下：
结构一：颗粒粒径为0.35mm≤X1<0.7mm之间，这个范围内的各个粒径均存在且各个粒径的浓度相等；
结构二：颗粒粒径为0.175mm≤X1<0.35mm之间，这个范围内的各个粒径均存在且各个粒径的浓度相等；
结构三：颗粒粒径为0.12mm≤X1<0.175mm之间，这个范围内的各个粒径均存在且各个粒径的浓度相等；
刚性颗粒堵漏剂总质量为三个结构的粒径组合与整个溶液中最大粒径0.7mm的刚性颗粒堵漏剂的加和，分别准备好相应的组合的刚性颗粒，备用。
以级配浓度为30％为例，相同粒径组合＝1/3结构一+1/3结构二+1/3结构三。级配浓度＝相同粒径组合颗粒质量/(相同粒径组合颗粒质量+最大粒径颗粒组合质量)*100％＝30％。
采用模拟裂缝实验装置分别测试刚性颗粒分散液裂缝中最大的流动压力：通过高温高压堵漏评价仪，打开高温高压堵漏评价仪的加热开关，在温控仪上设置温度到90℃，模拟地层温度；向装有岩心裂缝模型的夹持器中注入上述刚性颗粒分散液，注入体积为十个钢柱岩心裂缝模型。注入完毕后，开启恒流泵，缓慢向岩心夹持器中注入刚性颗粒分散液，实时记录裂缝中最大的流动压力。
刚性颗粒粒径组合最大粒径为0.7mm时的刚性颗粒分散液级配浓度与所对应的裂缝中最大流动压力的数据如下表1所示：
表1.
分散液级配浓度 0.3 0.5 0.7 0.9
裂缝中最大流动压力/MPa 0.7 1 1.5 2.1
根据上述实验测试结果绘制刚性堵漏颗粒分散液粒径组合下随级配浓度变化与对应裂缝中最大流动压力之间的关系曲线见图1，通过最小二乘法拟合得到刚性堵漏颗粒分散液级配浓度与最大流动压力值之间的关系式：y＝1.2316ln(x)+2.0514。
(3)变化步骤(2)中刚性颗粒堵漏剂的粒径大小，重复步骤(2)，得到不同粒径下，刚性颗粒分散液级配浓度与裂缝中最大流动压力之间的关系式。
刚性颗粒粒径组合最大粒径为0.5mm时的刚性颗粒分散液级配浓度与所对应的裂缝中最大流动压力的数据如下表2所示：
表2.
分散液质量级配浓度 0.3 0.5 0.7 0.9
裂缝中最大流动压力/MPa 0.5 0.7 1.3 1.75
根据上述实验测试结果绘制刚性堵漏颗粒分散液粒径组合下随级配浓度变化与对应裂缝中最大流动压力之间的关系曲线见图2，通过最小二乘法拟合得到刚性堵漏颗粒分散液级配浓度与最大流动压力值之间的关系式：y＝1.1395ln(x)+1.7346。
刚性颗粒粒径组合最大粒径为0.3mm时的刚性颗粒分散液级配浓度与所对应的裂缝中最大流动压力的数据如下表3所示：
表3.
分散液质量级配浓度 0.3 0.5 0.7 0.9
裂缝中最大流动压力/MPa 0.3 0.45 0.8 1.3
根据上述实验测试结果绘制刚性堵漏颗粒分散液粒径组合下随级配浓度变化与对应裂缝中最大流动压力之间的关系曲线见图3，通过最小二乘法拟合得到刚性堵漏颗粒分散液级配浓度与最大流动压力值之间的关系式：y＝0.8649ln(x)+1.2226。
将三个不同级配浓度的三个关系式进行比较，每个关系式中的系数、常数项求平均值，确定出固定刚性堵漏颗粒粒径组合下级配浓度与裂缝内最大流动压力之间的总关系式：y＝0.8775ln(x)+1.2221。
上述总关系式对应的曲线如图4所示。
(4)将不同最大粒径(0.3mm、0.5mm、0.7mm、0.9mm、1mm)的刚性颗粒堵漏剂分别分散于钻井液中配制级配浓度为70％的刚性颗粒分散液。
采用模拟裂缝堵漏试验分别测试所制备的刚性颗粒分散液的裂缝中最大的流动压力，测试方法如步骤(2)。
级配浓度为70％的刚性颗粒分散液中刚性颗粒的粒径与所对应的裂缝中最大的流动压力的数据如下表4所示：
表4.
刚性颗粒的粒径组合 0.3mm 0.5mm 0.7mm 0.9mm 1mm
裂缝中最大的流动压力/MPa 0.7 1.2 2.1 2.3 2.8
根据上述测试结果绘制刚性颗粒的粒径组合与裂缝中最大的流动压力的关系曲线图见图5，通过最小二乘法拟合得到刚性颗粒粒径与裂缝中最大的流动压力之间的关系式：y＝1.5508ln(x)+2.4896。
(5)变化步骤(4)中刚性颗粒分散液的级配浓度，重复步骤(4)，得到不同刚性颗粒分散液的级配浓度下，刚性颗粒粒径与裂缝中最大流动压力之间的关系式。
质量浓度为50％的刚性颗粒分散液中刚性颗粒的粒径与所对应的裂缝中最大的流动压力的数据如下表5所示：
表5.
刚性颗粒的粒径组合 0.3mm 0.5mm 0.7mm 0.9mm 1mm
裂缝中最大的流动压力/MPa 0.4 0.6 0.9 1.8 1.9
根据上述测试结果绘制刚性颗粒的粒径组合与裂缝中最大的流动压力的关系曲线图见图6，通过最小二乘法拟合得到刚性颗粒粒径与裂缝中最大的流动压力之间的关系式：y＝1.292ln(x)+1.7296。
质量浓度为30％的刚性颗粒分散液中刚性颗粒的粒径与所对应的裂缝中最大的流动压力的数据如下表6所示：
表6.
刚性颗粒的粒径组合 0.3mm 0.5mm 0.7mm 0.9mm 1mm
裂缝中最大的流动压力/MPa 0.1 0.4 0.7 0.9 1.2
根据上述测试结果绘制刚性颗粒的粒径组合与裂缝中最大的流动压力的关系曲线图见图7，通过最小二乘法拟合得到刚性颗粒粒径与裂缝中最大的流动压力之间的关系式：y＝0.8531ln(x)+1.0625。
将三个不同浓度下的三个关系式进行比较，每个关系式中的系数、常数项求平均值，确定出固定浓度下粒径组合与裂缝内最大流动压力之间的总关系式：y＝1.2831ln(x)+1.8054
上述总关系式对应的曲线如图8所示。
对比例
按照常规方法，对刚性颗粒不进行粒径级配组合。
对比例中，取单一粒径为实施例中的一半，测试裂缝中的最大流动压力，与实施例中粒径组合的粒径组合对比。
(1)确定模拟裂缝岩心模型
根据实际从地层中取得的实际岩心，结合测井数据分析，计算得到地层裂缝宽度为0.5～2.0mm之间，取裂缝宽度为1mm，通过自制得到岩心平行裂缝宽度为1mm、岩心裂缝长度为300mm，岩心裂缝高度为20mm的钢柱岩心模型，裂缝体积约为6000mm3(6.0mL)。
(2)选定单一刚性堵漏颗粒粒径为0.35mm时，对比例中分别配置单一刚性颗粒占刚性颗粒总质量的30％、50％、70％、90％的分散液。即：单一刚性颗粒粒径级配浓度＝粒径颗粒为0.35mm的颗粒质量/(粒径颗粒为0.35mm的颗粒质量+最大粒径颗粒组合质量)*100％。
刚性颗粒粒径最大粒径为0.7mm时的刚性颗粒分散液浓度与所对应的裂缝中最大流动压力的数据如下表7所示：
表7.
分散液级配浓度 0.3 0.5 0.7 0.9
裂缝中最大流动压力/MPa 0.21 0.36 0.6 1.3
选定单一刚性堵漏颗粒粒径为0.25mm时，分别配置单一刚性颗粒占刚性颗粒总质量的30％、50％、70％、90％的分散液。刚性颗粒粒径最大粒径为0.5mm时的刚性颗粒分散液浓度与所对应的裂缝中最大流动压力的数据如下表8所示：
表8.
分散液级配浓度 0.3 0.5 0.7 0.9
裂缝中最大流动压力/MPa 0.15 0.28 0.56 0.95
选定单一刚性堵漏颗粒粒径为0.15mm时，分别配置单一刚性颗粒占刚性颗粒总质量的30％、50％、70％、90％的分散液。刚性颗粒粒径最大粒径为0.3mm时的刚性颗粒分散液浓度与所对应的裂缝中最大流动压力的数据如下表9所示：
表9.
分散液级配浓度 0.3 0.5 0.7 0.9
裂缝中最大流动压力/MPa 0.11 0.22 0.29 0.54
(3)将最大刚性颗粒粒径为(0.3、0.5、0.7、0.9、1mm)的刚性颗粒堵漏剂配制单一粒径占质量浓度为70％的刚性颗粒分散液分别分散于钻井液中，单一粒径为最大颗粒粒径的一半。
采用模拟裂缝堵漏试验分别测试所制备的刚性颗粒分散液的裂缝中最大的流动压力，测试方法如步骤(2)。
质量浓度为70％的刚性颗粒分散液中刚性颗粒的粒径与所对应的裂缝中最大的流动压力的数据如下表10所示：
表10.
刚性颗粒的最大粒径 0.3mm 0.5mm 0.7mm 0.9mm 1mm
裂缝中最大的流动压力/MPa 0.5 0.7 1.2 1.8 1.9
质量浓度为50％的刚性颗粒分散液中刚性颗粒的粒径与所对应的裂缝中最大的流动压力的数据如下表11所示：
表11.
刚性颗粒的粒径组合 0.3mm 0.5mm 0.7mm 0.9mm 1mm
裂缝中最大的流动压力/MPa 0.2 0.3 0.6 0.9 1.3
质量浓度为30％的刚性颗粒分散液中刚性颗粒的粒径与所对应的裂缝中最大的流动压力的数据如下表12所示：
表12.
刚性颗粒的粒径组合 0.3mm 0.5mm 0.7mm 0.9mm 1mm
裂缝中最大的流动压力/MPa 0.03 0.1 0.2 0.5 0.6
根据上述测试结果可见，单一粒径下的裂缝中最大流动压力远小于颗粒级配下的最大流动压力。
通过上述实验结果可知，刚性颗粒堵漏剂不进行粒径级配时，相同浓度、相同注入条件下的裂缝中的最大流动压力均小于进行粒径级配时的最大流动压力，进而验证了本发明所提供的经过级配后的刚性颗粒堵漏效果比没有级配后的堵漏效果好。

Claims (10)

1.一种刚性颗粒堵漏剂优选粒径级配的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)准备与实际岩心具有相同地层裂缝宽度的裂缝岩心模型；
(2)将相同粒径组合的刚性颗粒堵漏剂分散于钻井液中，与最大粒径刚性颗粒堵漏剂配制不同级配浓度的刚性堵漏颗粒分散液，分别测试所制备的刚性堵漏颗粒分散液在岩心模型裂缝中的最大流动压力，推导得出刚性堵漏颗粒分散液级配浓度与裂缝中最大流动压力之间的关系式；
(3)变化步骤(2)中刚性颗粒堵漏剂的粒径大小，重复步骤(2)，得到不同粒径下，刚性颗粒分散液级配浓度与裂缝中最大流动压力之间的关系式，进而确定固定粒径组合下刚性颗粒分散液级配浓度与裂缝中最大流动压力之间的总关系式，从而进行刚性颗粒堵漏剂级配浓度的优选；
(4)将不同粒径的刚性颗粒分别分散于钻井液中配制相同级配浓度的刚性颗粒分散液，分别测试所制备的刚性颗粒分散液在岩心模型裂缝中的最大流动压力，推导得出固定级配浓度下刚性颗粒粒径与裂缝中最大流动压力之间的关系式；
(5)变化步骤(4)中刚性颗粒分散液的级配浓度，重复步骤(4)，得到不同刚性颗粒分散液的级配浓度下，刚性颗粒粒径与裂缝中最大流动压力之间的关系式，进而确定刚性颗粒粒径与裂缝中最大流动压力之间的总关系式，从而进行刚性颗粒堵漏剂粒径的优选。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的刚性颗粒堵漏剂选自核桃壳、陶瓷粒、橡胶粒、贝壳中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述裂缝岩心模型是根据现场实际测井的岩心数据，计算天然裂缝宽度，进而与实际岩心具有相同地层裂缝宽度的裂缝岩心模型。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述相同粒径组合是指：
按照公式K＝T1/T2，将刚性颗粒堵漏剂分为三种粒径结构：0<K≤2，记为结构一；2<K≤4，记为结构二；4<K≤6，记为结构三；其中，K为刚性颗粒堵漏粒径比值，T1为刚性颗粒堵漏颗粒分散液单一结构的中粒径最大值；T2为刚性颗粒堵漏颗粒分散液单一结构的中粒径最小值；
相同粒径组合＝1/3结构一+1/3结构二+1/3结构三。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)-(5)中，所述级配浓度＝相同粒径组合颗粒质量/(相同粒径组合颗粒质量+最大粒径颗粒质量)*100％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)和(4)中，所述推导的方法为：根据测试结果绘制关系曲线，然后用最小二乘法拟合得到关系式。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)-(5)中，所述最大流动压力通过高温高压动态堵漏仪器测得。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(2)-(5)中，所述最大流动压力的测量包括以下步骤：通过高温高压动态封堵装置，设置温度60-120℃，模拟地层温度，将刚性颗粒堵漏剂分散液注入模拟地层裂缝岩心装置中，向模拟地层裂缝岩心装置中通入压力，测试裂缝岩心模型中最高的流动压力。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述总关系式的确定方法如下：不同粒径下、刚性颗粒分散液级配浓度与裂缝中最大流动压力之间的关系式中，系数取平均值，常数项取平均值，即得刚性颗粒分散液级配浓度与裂缝中最大流动压力之间的总关系式；根据所述的总关系式，可以计算使用不同刚性颗粒分散液级配浓度时可以达到裂缝中最大流动压力值，也可以计算达到不同承压能力值时所需要的刚性颗粒分散液级配浓度，在钻井液堵漏时，可以根据需要提高的漏层承压能力值优选刚性颗粒堵漏剂的级配浓度。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，刚性颗粒粒径与裂缝中最大流动压力之间的总关系式的确定方法如下：不同刚性颗粒分散液的级配浓度下、刚性颗粒粒径与裂缝中最大流动压力之间的关系式中，系数取平均值，常数项取平均值，即得刚性颗粒粒径与裂缝中最大流动压力之间的总关系式；根据刚性颗粒粒径与裂缝中最大流动压力之间的总关系式，可以计算使用不同刚性颗粒粒径时可以达到的裂缝中最大流动压力值，也可以计算达到不同承压封堵压力值时所需要的刚性颗粒粒径，在钻井液堵漏时，可以根据需要提高的漏层承压能力值优选刚性颗粒粒径。
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