获取评价模型的方法与系统及评价方法与评价系统与流程

专利2022-06-29  79


本发明涉及钻井技术领域,具体地涉及一种获取评价模型的方法与系统及用于钻井液封堵性能的评价方法与评价系统。



背景技术:

井壁失稳是困扰钻井界多年亟待解决而又未解决好的重大工程难题。井壁的不稳定会造成井塌、卡钻和井漏等下井复杂情况,严重影响钻井质量与进度。而地层的井壁失稳主要发生在含裂隙的页岩地层,且该地层大多存在闭合或开启的层理和微裂缝,其毛管作用力较强。在地层的正压差与裂缝的毛管压力作用下,钻井液容易侵入地层,导致页岩沿着裂缝面或层理面开裂,并且不断沿着裂缝面纵向横向发展,从而增大井壁失稳现象。针对该类地层的井壁失稳,只有通过向钻井液中添加封堵材料,填充裂隙并在井壁上形成阻挡层,才能有效阻碍井筒流体侵入地层引起的压力传递过程,达到稳定井壁的目的。

针对页岩等微裂缝较发育地层,相关研究人员有针对性地提出了在钻井液中加入纳米级颗粒进行有效封堵的办法。然而钻井液领域内可用的纳米封堵剂产品多集中在纳米乳液、超细碳酸钙、纳米二氧化硅等产品(这些产品由于本身性能较为稳定,在钻井液中效果突出,在部分地区的部分井位已经开始有所应用),但随着纳米封堵剂产品的不断推广应用,在其封堵效果评价方法的不足也逐渐凸显出来。

目前,钻井液行业中正在研究和使用的与纳米粒子封堵效果评价相关的方法主要包括:高压滤失量测定、高压泥饼渗透率实验(高压渗透性滤失实验)、扫描电镜观察法、声波传递速率测定、渗透性封堵实验、泥饼强度冲刷实验及压力传递实验等。这些方法在封堵效果评价中有一定的作用,但是能否真实地反映出纳米颗粒对泥页岩微裂缝的封堵效果还需要进一步的实验来验证。发明人指出,在基浆中加入纳米封堵剂,利用高压滤失量测定方法进行评价时,对高压滤失量和滤失速率基本没有影响,无法有效反映出纳米颗粒的封堵效果;以及泥饼评价方法需要用微米级的封堵材料填充滤纸孔隙形成的外泥饼才能体现出纳米颗粒的封堵效果。由此,上述评价方法可操作性不高,且不能有效地反映出纳米颗粒的封堵效果。

另外,发明人分析认为,目前常用的高温高压滤失、高温高压砂床和渗透性封堵等钻井液封堵能力的评价方法,虽然操作简便且能直接反映封堵剂性能的差异,但模拟的裂缝宽度一般为50μm左右。由此,上述无法模拟页岩储层的微纳米级裂缝/孔隙,从而致使优选出的封堵材料无法满足致密油储层井壁稳定的要求,导致钻井过程中易发生井壁失稳问题。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种获取评价模型的方法与系统及用于钻井液封堵性能的评价方法与评价系统,其可重复性地制备微纳米级别的评价模型,该评价模型完全适用于微纳米页岩地层的钻井液的封堵评价,试验操作难度小、成本低廉且评价结果准确性高。

为了实现上述目的,本发明一方面提供一种获取评价模型的方法,所述方法包括:对预设裂缝模型所在的夹持装置施加围压,其中,所述夹持装置两端的驱替压差为预设驱替压差;测量不同围压下流经所述预设裂缝模型后的标准测量液的流量,其中,所述不同围压按照第一预设规则逐渐增大;以及在流经所述预设裂缝模型后的所述标准测量液的流量达到预设流量的情况下,控制停止对所述夹持装置施加围压,以将所述预设裂缝模型压缩为微纳米级别的所述评价模型。

优选地,所述预设裂缝模型通过以下方式获取:建立具有连通缝的圆柱体的三维模型;对所述三维模型进行编译;以及对编译后的所述三维模型进行3d打印,以获取所述预设裂缝模型。

优选地,所述预设裂缝模型为单连通缝模型或多连通缝模型。

优选地,所述方法还包括:在所述预设裂缝模型为单连通缝模型的情况下,根据达西公式、泊肃叶平板流微元分析公式及所述预设流量,确定所述评价模型针对含特定封堵材料的特定钻井液的平均渗透率;或者在所述预设裂缝模型为多连通缝模型的情况下,根据达西公式及所述预设流量,确定所述评价模型针对含特定封堵材料的特定钻井液的平均渗透率。

优选地,所述方法还包括:在所述预设裂缝模型为单连通缝模型的情况下,根据泊肃叶平板流微元分析公式及所述预设流量,确定所述单连通缝模型中缝的尺寸。

优选地,所述方法还包括:确定停止对所述夹持装置施加围压时的围压为围压阈值;以及存储所述围压阈值。

通过上述技术方案,本发明创造性地通过在预设驱替压差下,通过调节施加在预设裂缝模型所在的夹持装置上的围压,来测量流经所述预设裂缝模型后的标准测量液的流量;并在检测到流经所述预设裂缝模型后的标准测量液的流量达到预设流量时,表明已将所述预设裂缝模型压缩为微纳米级别的评价模型,由此,可重复性地制备微纳米级别的评价模型,该评价模型完全适用于微纳米页岩地层的钻井液的封堵评价,试验操作难度小、成本低廉且评价结果准确性高。

本发明第二方面提供一种用于钻井液封堵性能的评价方法,所述评价方法包括:在对预设裂缝模型所在的夹持装置施加根据所述的获取评价模型的方法获取的围压阈值的情况下,对所述夹持装置两端施加驱替压差;测量不同驱替压差下流经所述预设裂缝模型后的特定钻井液的流量,其中,所述不同驱替压差按照第二预设规则逐渐增大,以及所述特定钻井液含特定封堵材料;在流经所述预设裂缝模型的所述特定钻井液的流量超过预设流量增量的情况下,记录当前驱替压差;以及将所述当前驱替压差与具有不同等级封堵性能的所述特定钻井液所对应的驱替压差阈值进行比较,以确定所述钻井液的封堵等级。

优选地,所述不同驱替压差按照第二预设规则逐渐增大包括:所述不同驱替压差按照预设驱替压差增量逐渐增大。

通过上述技术方案,本发明创造性地通过在围压阈值下,通过逐渐增大施加在预设裂缝模型所在的夹持装置两端的驱替压差,来测量流经所述预设裂缝模型后的特定钻井液的流量;当检测到流经所述预设裂缝模型后的特定钻井液的流量超过预设流量增量时,表明所述特定钻井液大量漏失或评价模型被击穿(也就是说,特定钻井液失去封堵能力,由此,所述评价模型完全适用于微纳米页岩地层的钻井液的封堵评价,试验操作难度小、成本低廉且评价结果准确性高。

本发明第三方面提供一种获取评价模型的系统,所述系统包括:围压施加装置,用于对预设裂缝模型所在的夹持装置施加围压,其中,所述夹持装置两端的驱替压差为预设驱替压差;第一流量测量装置,用于测量不同围压下流经所述预设裂缝模型的标准测量液的流量,其中,所述不同围压按照第一预设规则逐渐增大;以及控制装置,用于在所述流经所述预设裂缝模型的标准测量液的流量达到预设流量的情况下,控制停止对所述夹持装置施加围压,以将所述预设裂缝模型压缩为微纳米级别的所述评价模型。

优选地,所述预设裂缝模型的材料为玻纤增强尼龙、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物及热塑性聚氨酯弹性体中的至少一者。

优选地,所述系统还包括:围压获取装置,用于确定停止对所述夹持装置施加围压时的围压为围压阈值;以及存储装置,用于存储所述围压阈值。

有关本发明提供的获取评价模型的系统的具体细节及益处可参阅上述针对获取评价模型的方法的描述,于此不再赘述。

本发明第四方面提供一种用于钻井液封堵性能的评价系统,所述评价系统包括:压差施加装置,用于在对预设裂缝模型所在的夹持装置施加所述的获取评价模型的系统获取的围压阈值的情况下,对所述夹持装置两端施加驱替压差;第二流量测量装置,用于测量不同驱替压差下流经所述预设裂缝模型后的特定钻井液的流量,其中,所述不同驱替压差按照第二预设规则逐渐增大,以及所述特定钻井液含特定封堵材料;记录装置,用于在流经所述预设裂缝模型的所述特定钻井液的流量超过预设流量增量的情况下,记录当前驱替压差;以及等级确定装置,用于将所述当前驱替压差与具有不同等级封堵性能的所述特定钻井液所对应的驱替压差阈值进行比较,以确定所述特定钻井液的封堵等级。

有关本发明提供的用于钻井液封堵性能的评价系统的具体细节及益处可参阅上述针对用于钻井液封堵性能的评价方法的描述,于此不再赘述。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:

图1是本发明一实施例提供的获取评价模型的方法的流程图;

图2(a)是本发明一实施例提供的评价模型在rhino软件中的顶视模拟图;

图2(b)是本发明一实施例提供的评价模型在rhino软件中的透视模拟图;

图2(c)是本发明一实施例提供的评价模型在rhino软件中的左视模拟图;

图2(d)是本发明一实施例提供的评价模型在rhino软件中的右视模拟图;

图3是本发明一实施例提供的评价模型的三维图;

图4(a)是本发明一实施例提供的施加围压前的评价模型的实体图;

图4(b)是本发明一实施例提供的施加围压后的评价模型的实体图;

图5是本发明一实施例提供的用于钻井液封堵性能的评价方法的流程图;

图6是本发明一实施例提供的获取评价模型的系统的结构图;以及

图7是本发明一实施例提供的用于钻井液封堵性能的评价系统的结构图。

附图标记说明

10围压施加装置20第一流量测量装置

30控制装置40压差施加装置

50第二流量测量装置60记录装置

70等级确定装置

具体实施方式

以下结合附图对本发明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发明,并不用于限制本发明。

图1是本发明一实施例提供的获取评价模型的方法的流程图。如图1所示,所述获取评价模型的方法可包括:步骤s101,对预设裂缝模型所在的夹持装置施加围压,其中,所述夹持装置两端的驱替压差为预设驱替压差;步骤s102,测量不同围压下流经所述预设裂缝模型后的标准测量液的流量,其中,所述不同围压按照第一预设规则逐渐增大;以及步骤s103,以及在流经所述预设裂缝模型后的所述标准测量液的流量达到预设流量的情况下,控制停止对所述夹持装置施加围压,以将所述预设裂缝模型压缩为微纳米级别的所述评价模型。

所述预设裂缝模型可通过以下方式获取:建立具有连通缝的圆柱体的三维模型;对所述三维模型进行编译;以及对编译后的所述三维模型进行三维(3d)打印,以获取所述预设裂缝模型。

具体地,在一实施例中,利用rhino软件建立具有一条底长5-20mm、宽1mm、高50mm的连通缝的圆柱体(圆柱体的高可为50mm,底面直径可为25mm),如图2所示;将所述三维模型(例如,光固化立体造型术(stl)格式)导出(此时可通过3d视图软件查看连通缝与圆柱体的具体情况,如图3所示),之后利用切片软件cura进行编译处理;把编译好的gcode文件保存到u盘中,将u盘插到打印机(例如,德国reprapx1000打印机);在所述打印机中放入打印材料;选择u盘中编译好的gcode文件,设置机器打印温度为90-230℃(优选为210℃)及打印速度为20-150mm/s(优选为60mm/s),启动自动打印以获取预设裂缝模型(即3d打印模型)。

在另一实施例中,可先通过ct扫描等手段获取岩心裂缝的微观形貌特征,再利用数字岩心建模,而后直接对模型进行3d打印。

其中,所述预设裂缝模型的材料(或打印材料)可为玻纤增强尼龙、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物及热塑性聚氨酯弹性体中的至少一者。优选地,所述预设裂缝模型的材料可为热塑性聚氨酯弹性体。

由于打印精度等原因导致3d打印模型成品的裂缝宽度为1mm(如图4(a)所示),很难达到页岩储层的微纳米裂缝尺寸的要求,因此,在本实施例中采用施加围压方法使3d打印模型的连通缝达到要求。

具体地,首先,连接岩心夹持器、平流泵及围压泵,并在夹持器的出水端放量筒计量。接着,再将待测的3d打印模型装入岩心夹持器,把夹持器的进水管放入装满500ml蒸馏水的烧杯中。然后,通过平流泵在夹持器的两端施加稳定的驱替压力差(例如,δp为0.9mpa),并通过围压泵对夹持器施加初始围压(例如5mpa)。再者,增加围压0.5mpa,并记录稳压后量筒内的蒸馏水的流量,重复此过程,在围压不断增加的情况下,3d打印模型中的连通缝逐渐收缩,因此相应围压下的流量也会减小,记录测量不同围压下流经3d打印模型后的蒸馏水的流量。最后,在某预设围压(例如10mpa)下流经所述预设裂缝模型后的蒸馏水的流量低至预设流量q0的情况时,表明3d打印模型的连通缝达到微纳米级别(如图4(b)所示),由此可控制停止施加围压。

当然,所述不同围压按照第一预设规则逐渐增大包括但不限于上述不同围压按照固定值(0.5mpa)逐步增大,还可包括不同围压按照其他合理的规则逐渐增大(例如,在起始阶段按照一较大的固定增量逐渐增大,之后按照一较小的固定增量或不固定增量逐渐增大,由此可得到更为精确的围压阈值)。

所述获取评价模型的方法还可包括:确定停止对所述夹持装置施加围压时的围压为围压阈值;以及存储所述围压阈值(例如10mpa)。由此,可在相同条件下,将所施加的围压调节至围压阈值即可实现微纳米级别的裂缝宽度,同时使得裂缝宽度达到微纳米级别时所对应的围压实现定量化。在进行下一步封堵评价的实施例中,可选定实验优选的围压阈值,使得评价实验的特定钻井液在裂缝宽度完全满足所需的微纳米尺寸下进行封堵作业。

其中,所述预设裂缝模型可为单连通缝模型(可简称为单缝模型)或多连通缝模型(可简称为多缝模型)。其中,所述特定钻井液可包括:含超细碳酸钙、纳米乳液、乳化石蜡等微纳米封堵材料中的至少一者的水基或油基钻井液。

对于单缝模型而言,利用达西公式可得到其平均渗透率k:

根据泊肃叶平板流微元分析公式可得到流量与单缝尺寸之间的关系:

其中,wb为单缝横长(或简称为长)(cm);ws为单缝宽度(cm);δp为夹持装置的进、出口之间的压差(pa);l为单缝纵向长度(或简称为高)(cm);以及μ为液体的黏度(mpa·s)。

可根据上述公式(1)、(2)及预设流量q0,计算得到单缝模型的平均渗透率k1。由此,可通过将所施加的围压调节至围压阈值来实现单缝的预设平均渗透率的目的。

此外,所述获取评价模型的方法还可包括:在所述预设裂缝模型为单连通缝模型的情况下,根据泊肃叶平板流微元分析公式及所述预设流量,确定所述单连通缝模型中缝的尺寸。具体地,可根据上述公式(2)及预设流量q0,计算得到在所施加的围压达到围压阈值时单缝裂缝的具体尺寸(在这种情形下可将单缝横长近似看为单缝宽度),从而可实现评价模型的裂缝宽度的精确控制。

对于多缝模型而言,利用达西公式可得到其平均渗透率k:

其中,a为多裂缝的横截面的总面积(cm2);δp为夹持装置的进、出口之间的压差(pa);l为多缝纵向长度(或简称为高)(cm);以及μ为液体的黏度(mpa·s)。

可根据上述公式(3)及预设流量q0可得到多缝模型的平均渗透率由此,由此,可通过将所施加至夹持装置上的围压调节至围压阈值来实现多缝的预设平均渗透率的目的。

综上所述,本发明创造性地通过在预设驱替压差下,通过调节施加在预设裂缝模型所在的夹持装置上的围压,来测量流经所述预设裂缝模型后的标准测量液的流量;并在检测到流经所述预设裂缝模型后的标准测量液的流量达到预设流量时,表明已将所述预设裂缝模型压缩为微纳米级别的评价模型,由此,可重复性地制备微纳米级别的评价模型,该评价模型完全适用于微纳米页岩地层的钻井液的封堵评价,试验操作难度小、成本低廉且评价结果准确性高。

图5是本发明一实施例提供的用于钻井液封堵性能的评价方法的流程图。如图5所示,所述用于钻井液封堵性能的评价方法可包括:步骤s501,在对预设裂缝模型所在的夹持装置施加所述的获取评价模型的方法获取的围压阈值的情况下,对所述夹持装置两端施加驱替压差;步骤s502,测量不同驱替压差下流经所述预设裂缝模型后的特定钻井液的流量,其中,所述不同驱替压差按照第二预设规则逐渐增大,以及所述特定钻井液含特定封堵材料;步骤s503,在流经所述预设裂缝模型的所述特定钻井液的流量超过预设流量增量的情况下,记录当前驱替压差;以及步骤s504,将所述当前驱替压差与具有不同等级封堵性能的所述特定钻井液所对应的驱替压差阈值进行比较,以确定所述钻井液的封堵等级。

其中,所述不同驱替压差按照第二预设规则逐渐增大包括:所述不同驱替压差按照预设驱替压差增量逐渐增大。当然,所述不同驱替压差按照第二预设规则逐渐增大包括但不限于上述不同驱替压差按照固定值(1mpa)逐步增大,还可包括不同驱替压差按照其他合理的规则逐渐增大(例如,在起始阶段按照一较大的固定增量逐渐增大,之后按照一较小的固定增量或不固定增量逐渐增大,由此可得到更为精确的驱替压差阈值)。

具体地,选取上述获得的具体围压阈值(例如10mpa)为封堵评价实验中的固定围压。实验时,将待测的3d打印模型装入岩心夹持器,把夹持器的进水管放入装有特定钻井液(含有特定封堵材料)的烧杯中。向放置有评价模型的(岩心)夹持器施加所述固定围压可使评价模型的裂缝达到微纳米级别;提前设置平流泵的参数(包括最高驱替压力ph,最低驱替压力pl,及排量f为1ml/m),并设定夹持器两端的压差(即初始驱替压差)δp0为1mpa(此时最高驱替压力ph为1mpa,最低驱替压力pl为0.99mpa),等待特定钻井液漏失,待所述特定钻井液停止漏失时记录该驱替压差下的漏失量;继续增加驱替压差1mpa(即施加驱替压差2mpa,此时最高驱替压力ph为2mpa,最低驱替压力pl为1.99mpa),并不断重复步骤此过程,直到某驱替压差下的漏失量超过预设流量增量,表明特定钻井液大量漏失(或评价模型中的微纳米级别宽度的裂缝被驱替压力击穿),特定钻井液失去封堵性能,此时,记录当前驱替压差。接着将所述当前驱替压差与具有不同等级封堵性能的所述特定钻井液所对应的驱替压差阈值进行比较,若当前驱替压差与特定等级封堵性能(例如a级)的同一钻井液所对应的驱替压差阈值相等,则确定该钻井液的封堵等级为特定等级(例如a级)。

综上所述,本发明创造性地通过在围压阈值下,通过逐渐增大施加在预设裂缝模型所在的夹持装置两端的驱替压差,来测量流经所述预设裂缝模型后的特定钻井液的流量;当检测到流经所述预设裂缝模型后的特定钻井液的流量超过预设流量增量时,表明所述特定钻井液大量漏失或评价模型被击穿(也就是说,特定钻井液失去封堵能力,由此,所述评价模型完全适用于微纳米页岩地层的钻井液的封堵评价,试验操作难度小、成本低廉且评价结果准确性高。

图6是本发明一实施例提供的获取评价模型的系统的结构图。如图6所示,所述获取评价模型的系统可包括:围压施加装置10,用于对预设裂缝模型所在的夹持装置施加围压,其中,所述夹持装置两端的驱替压差为预设驱替压差;第一流量测量装置20,用于测量不同围压下流经所述预设裂缝模型的标准测量液的流量,其中,所述不同围压按照第一预设规则逐渐增大;以及控制装置30,用于在所述流经所述预设裂缝模型的标准测量液的流量达到预设流量的情况下,控制停止对所述夹持装置施加围压,以将所述预设裂缝模型压缩为微纳米级别的所述评价模型。

其中,所述控制装置30可以是通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(dsp)、多个微处理器、与dsp核心关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)电路、其他任何类型的集成电路(ic)、状态机等等。

优选地,所述系统还包括:第一渗透率确定装置(未示出),用于在所述预设裂缝模型为单连通缝模型的情况下,根据达西公式、泊肃叶平板流微元分析公式及所述预设流量,确定所述评价模型针对含特定封堵材料的特定钻井液的平均渗透率;或者第二渗透率确定装置(未示出),用于在所述预设裂缝模型为多连通缝模型的情况下,根据达西公式及所述预设流量,确定所述评价模型针对含特定封堵材料的特定钻井液的平均渗透率。

优选地,所述方法还包括:尺寸确定装置(未示出),用于在所述预设裂缝模型为单连通缝模型的情况下,根据泊肃叶平板流微元分析公式及所述预设流量,确定所述单连通缝模型中缝的尺寸。

优选地,所述预设裂缝模型的材料为玻纤增强尼龙、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物及热塑性聚氨酯弹性体中的至少一者。

优选地,所述系统还包括:围压获取装置(未示出),用于确定停止对所述夹持装置施加围压时的围压为围压阈值;以及存储装置(未示出),用于存储所述围压阈值。

其中,所述存储装置(未示出)可能包括机器可读存储介质中的非永久性存储器,随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式,如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。存储器是机器可读存储介质的示例。

有关本发明提供的获取评价模型的系统的具体细节及益处可参阅上述针对获取评价模型的方法的描述,于此不再赘述。

图7是本发明一实施例提供的用于钻井液封堵性能的评价系统的结构图。如图7所示,所述所述评价系统可包括:压差施加装置40,用于在对预设裂缝模型所在的夹持装置施加所述的获取评价模型的系统获取的围压阈值的情况下,对所述夹持装置两端施加驱替压差;第二流量测量装置50,用于测量不同驱替压差下流经所述预设裂缝模型后的特定钻井液的流量,其中,所述不同驱替压差按照第二预设规则逐渐增大,以及所述特定钻井液含特定封堵材料;记录装置60,用于在流经所述预设裂缝模型的所述特定钻井液的流量超过预设流量增量的情况下,记录当前驱替压差;以及等级确定装置70,用于将所述当前驱替压差与具有不同等级封堵性能的所述特定钻井液所对应的驱替压差阈值进行比较,以确定所述特定钻井液的封堵等级。

有关本发明提供的用于钻井液封堵性能的评价系统的具体细节及益处可参阅上述针对用于钻井液封堵性能的评价方法的描述,于此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。


技术特征:

1.一种获取评价模型的方法,其特征在于,所述方法包括:

对预设裂缝模型所在的夹持装置施加围压,其中,所述夹持装置两端的驱替压差为预设驱替压差;

测量不同围压下流经所述预设裂缝模型后的标准测量液的流量,其中,所述不同围压按照第一预设规则逐渐增大;以及

在流经所述预设裂缝模型后的所述标准测量液的流量达到预设流量的情况下,控制停止对所述夹持装置施加围压,以将所述预设裂缝模型压缩为微纳米级别的所述评价模型。

2.根据权利要求1所述的获取评价模型的方法,其特征在于,所述预设裂缝模型通过以下方式获取:

建立具有连通缝的圆柱体的三维模型;

对所述三维模型进行编译;以及

对编译后的所述三维模型进行3d打印,以获取所述预设裂缝模型。

3.根据权利要求1所述的获取评价模型的方法,其特征在于,所述预设裂缝模型为单连通缝模型或多连通缝模型。

4.根据权利要求3所述的获取评价模型的方法,其特征在于,所述方法还包括:

在所述预设裂缝模型为单连通缝模型的情况下,根据达西公式、泊肃叶平板流微元分析公式及所述预设流量,确定所述评价模型针对含特定封堵材料的特定钻井液的平均渗透率;或者

在所述预设裂缝模型为多连通缝模型的情况下,根据达西公式及所述预设流量,确定所述评价模型针对含特定封堵材料的特定钻井液的平均渗透率。

5.根据权利要求3所述的获取评价模型的方法,其特征在于,所述方法还包括:

在所述预设裂缝模型为单连通缝模型的情况下,根据泊肃叶平板流微元分析公式及所述预设流量,确定所述单连通缝模型中缝的尺寸。

6.根据权利要求1所述的获取评价模型的方法,其特征在于,所述方法还包括:

确定停止对所述夹持装置施加围压时的围压为围压阈值;以及

存储所述围压阈值。

7.一种用于钻井液封堵性能的评价方法,其特征在于,所述评价方法包括:

在对预设裂缝模型所在的夹持装置施加根据权利要求6所述的获取评价模型的方法获取的围压阈值的情况下,对所述夹持装置两端施加驱替压差;

测量不同驱替压差下流经所述预设裂缝模型后的特定钻井液的流量,其中,所述不同驱替压差按照第二预设规则逐渐增大,以及所述特定钻井液含特定封堵材料;

在流经所述预设裂缝模型的所述特定钻井液的流量超过预设流量增量的情况下,记录当前驱替压差;以及

将所述当前驱替压差与具有不同等级封堵性能的所述特定钻井液所对应的驱替压差阈值进行比较,以确定所述钻井液的封堵等级。

8.根据权利要求7所述的用于钻井液封堵性能的评价方法,其特征在于,所述不同驱替压差按照第二预设规则逐渐增大包括:所述不同驱替压差按照预设驱替压差增量逐渐增大。

9.一种获取评价模型的系统,其特征在于,所述系统包括:

围压施加装置,用于对预设裂缝模型所在的夹持装置施加围压,其中,所述夹持装置两端的驱替压差为预设驱替压差;

第一流量测量装置,用于测量不同围压下流经所述预设裂缝模型的标准测量液的流量,其中,所述不同围压按照第一预设规则逐渐增大;以及

控制装置,用于在所述流经所述预设裂缝模型的标准测量液的流量达到预设流量的情况下,控制停止对所述夹持装置施加围压,以将所述预设裂缝模型压缩为微纳米级别的所述评价模型。

10.根据权利要求9所述的获取评价模型的系统,其特征在于,所述预设裂缝模型的材料为玻纤增强尼龙、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物及热塑性聚氨酯弹性体中的至少一者。

11.根据权利要求9所述的获取评价模型的系统,其特征在于,所述系统还包括:

围压获取装置,用于确定停止对所述夹持装置施加围压时的围压为围压阈值;以及

存储装置,用于存储所述围压阈值。

12.一种用于钻井液封堵性能的评价系统,其特征在于,所述评价系统包括:

压差施加装置,用于在对预设裂缝模型所在的夹持装置施加根据权利要求11所述的获取评价模型的系统获取的围压阈值的情况下,对所述夹持装置两端施加驱替压差;

第二流量测量装置,用于测量不同驱替压差下流经所述预设裂缝模型后的特定钻井液的流量,其中,所述不同驱替压差按照第二预设规则逐渐增大,以及所述特定钻井液含特定封堵材料;

记录装置,用于在流经所述预设裂缝模型的所述特定钻井液的流量超过预设流量增量的情况下,记录当前驱替压差;以及

等级确定装置,用于将所述当前驱替压差与具有不同等级封堵性能的所述特定钻井液所对应的驱替压差阈值进行比较,以确定所述特定钻井液的封堵等级。

技术总结
本发明涉及钻井技术领域,公开了一种获取评价模型的方法与系统及用于钻井液封堵性能的评价方法与评价系统。所述方法包括:对预设裂缝模型所在的夹持装置施加围压,其中,所述夹持装置两端的驱替压差为预设驱替压差;测量不同围压下流经所述预设裂缝模型后的标准测量液的流量,其中,所述不同围压按照第一预设规则逐渐增大;以及在流经所述预设裂缝模型后的所述标准测量液的流量达到预设流量的情况下,控制停止对所述夹持装置施加围压,以将所述预设裂缝模型压缩为微纳米级别的所述评价模型。本发明可重复性地制备微纳米级别的评价模型,该评价模型完全适用于微纳米页岩地层的钻井液的封堵评价,试验操作难度小、成本低廉且评价结果准确性高。

技术研发人员:白杨;程焱;罗平亚;李宏波;李成;张昊;李国军;刘德秩;刘春艳
受保护的技术使用者:西南石油大学
技术研发日:2020.01.17
技术公布日:2020.06.09

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