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CN115628032A - 一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验装置及方法 - Google Patents

一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验装置及方法 Download PDF

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CN115628032A
CN115628032A CN202211408183.1A CN202211408183A CN115628032A CN 115628032 A CN115628032 A CN 115628032A CN 202211408183 A CN202211408183 A CN 202211408183A CN 115628032 A CN115628032 A CN 115628032A
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李枝林
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Abstract

本发明公开了一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验装置,包括定向井漏失系统、裂缝模拟系统与数据采集系统;定向井漏失系统包括高温高压定向井钻井液模拟装置与漏失模拟模块;裂缝模拟系统为裂缝模拟装置与气侵模拟模块;数据采集系统用于采集定向井漏失系统的内部温度、裂缝模拟系统的气侵流速和裂缝模拟系统的压力值。本发明所使用的原材料与相关测试设备均较为简便且易获取,大幅度地降低实验装置搭建的相关费用成本;充分地考虑了实际深部地层裂缝发育的结构特点,使实验测试结果与实际情况更加贴合且更加具有针对性。

Description

一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验 装置及方法
技术领域
本发明涉及深层裂缝性油气藏勘探开发技术领域,具体涉及一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验装置及方法。
背景技术
石油与天然气资源是保障人民安居乐业、社会安定有序与国家长治久安的重要化石能源与战略资源。随着世界经济水平、生产水平与建造水平的飞速发展,人类及社会对于石油与天然气资源的需求量也随之急剧增加。因此,进一步加大深海、深层与超深层油气资源的利用率是在当前传统化石能源仍作为主要供给能源来保障社会安定运行的大背景下,解决社会发展过程中能源供给量不足的重要战略措施。裂缝性地层钻进过程中,常伴随有气侵现象,深部地层裂缝内高温高压气体侵入井筒的同时,钻井液大量漏失进入裂缝,引发多段地层漏失与气侵同存复杂工况的发生,即在既有地层气体侵入至井筒又有井筒内的工作液向地层漏失的情况发生,这会产生严重的储层损害问题,并对钻井作业现场的人员安全、周边环境与经济效率造成不可估量的损失,阻碍裂缝性油气藏的安全钻探及高效开发。
从公开的文献资料来看,目前用于分析与解决喷漏同存复杂问题的技术理论,大多通过计算机仿真模拟,基于气液两相流理论建立了井筒气侵模型,分析气液两相置换。一些学者也曾通过物理实验的方法对真实裂缝中气液置换问题进行了研究,但其研究的核心仅针对直井钻井液在裂缝中的漏失在气侵条件下演化特性进行定性以及定量的分析。因此,从目前的研究情况来看,中外对漏失与气侵同存过程中气液置换现象研究较少,缺乏对不同井型、多段地层喷漏同存复杂问题的室内实验模拟定量化研究。
发明内容
本发明旨在解决定向井多段地层喷漏同存复杂问题的室内实验模拟定量化问题,提供一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验装置及方法,所使用的原材料与相关测试设备均较为简便且易获取,大幅度地降低实验装置搭建的相关费用成本;充分地考虑了实际深部地层裂缝发育的结构特点,使实验测试结果与实际情况更加贴合且更加具有针对性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验装置,包括定向井漏失系统、裂缝模拟系统与数据采集系统;
所述定向井漏失系统包括高温高压定向井钻井液模拟装置与漏失模拟模块;
所述裂缝模拟系统为裂缝模拟装置与气侵模拟模块;
所述数据采集系统用于采集定向井漏失系统的内部温度、裂缝模拟系统的气侵流速和裂缝模拟系统的压力值。
优选的,所述高温高压定向井钻井液模拟装置包括高温高压釜体与外部柔性加热套;所述高温高压釜体上部与活塞加压装置连接,高温高压釜体右端与裂缝模拟装置相连;所述外部柔性加热套安装在高温高压釜体外部。
优选的,所述漏失模拟模块包括活塞加压装置、钻柱模拟装置、钻井液输入模块和钻井液返漏模块;所述活塞加压装置置于高温高压釜体上部;所述钻柱模拟装置与活塞加压装置相连接置于高温高压釜体内部;所述钻井液输入模块依次与活塞加压装置、钻柱模拟装置相连接;所述钻井液返漏模块依次与高温高压釜体、活塞加压装置与溢流阀连接。
优选的,所述裂缝模拟装置包括长裂缝岩心夹持器和楔形长裂缝模型;所述长裂缝岩心夹持器夹持和楔形长裂缝模型与高温高压釜体相连。
优选的,所述气侵模拟模块包括依次通过软管和钢管所连通的氮气瓶、双级式调压阀与反向气压阀门;所述反向气压阀门置于裂缝模拟装置尾部,所述裂缝模拟装置与瞬时流量计相连接,所述氮气瓶与双级式调压阀相连接并置于精密压力表尾部。
优选的,所述长裂缝岩心夹持器包括0°倾角的长裂缝岩心夹持器、45°倾角的长裂缝岩心夹持器和90°倾角的长裂缝岩心夹持器。
优选的,所述楔形长裂缝模型包括1mm缝隙的楔形长裂缝模型、3mm缝隙的楔形长裂缝模型和5mm缝隙的楔形长裂缝模型。
优选的,所述数据采集系统包括内部温度传感器、瞬时流量计和精密压力表;所述内部温度传感器设置于高温高压釜体内部,测量高温高压釜体内部实验温度;所述瞬时流量计和精密压力表相连后置于裂缝模拟装置尾部的反向气压阀门之后,用来测量气侵流速、压力值;所述溢流阀与钻井液返漏模块连接置于活塞加压装置上部。
利用上述实验装置对气侵条件下钻井液在裂隙性地层中的漏失规律进行实验测试的方法,包括以下步骤:
步骤一、根据现场钻井使用的钻井液配制实验用膨润土基浆(在实际使用的钻井液基础上,加入核桃壳、云母片、方解石颗粒、超细碳酸钙、聚丙烯纤维素、果壳粉等配制),加入堵漏材料后,经高速搅拌机搅匀后,灌入高温高压釜体中;
步骤二、根据定向井需要,转动高温高压釜体,调节高温高压釜体与水平方向夹角,模拟定向井井斜角,根据实验需要选择不同缝宽的楔形长裂缝模型,用长裂缝岩心夹持器夹持,使其固定连接在高温高压釜右端,保持近罐端楔形长裂缝模型的裂缝开度大;
步骤三、启动活塞加压装置,缓慢加压(加压速度为0.05MPa/s),直到达到现场钻井液注入压力为止,同时启动高温高压釜体上的外部柔性加热套,缓慢加热(加热速度为1℃/s)模拟高温环境,使用内部温度传感器实时测量高温高压釜体内部实验温度,直到高温高压釜体体内钻井液的压力和温度基本与井下钻井液一致;
步骤四、继续启动活塞加压装置缓慢加压,并保持反向气压阀门处于关闭状态,直到高温高压釜体内的钻井液快速漏失进入裂缝模拟模型并形成一定封堵层(封堵层厚度为10cm),停止加压,准备开展不同裂缝宽度气侵条件下漏失模拟的实验测试;
步骤五、活塞加压装置保持正向压力不变,控制钻井液正压差为0. 5 MPa,逐渐开启设置于气侵模拟模块初始端的氮气瓶与设置于精密压力表末端的二级保障控制阀,开始不同缝宽裂隙性地层漏失模拟实验测试;
步骤六、缓慢打开置于裂缝模拟装置尾部的反向气压阀门,使气体在裂缝模拟系统中流通,形成气侵通道;
步骤七、待瞬时流量计与精密压力表所传送的瞬态压力和瞬态流量数据基本稳定,控制气侵压差为1 MPa时,记录其气侵流速、压力值;
步骤八、不同缝宽裂隙性地层漏失模拟实验结束,关闭活塞加压装置,取出楔形长裂缝模型拍照,观察楔形长裂缝模型内漏失情况;
步骤九、更换不同缝宽的楔形长裂缝模型,重复步骤一至步骤八;
步骤十、在完成不同缝宽裂隙性地层漏失模拟实验测试以后,更改实验测试变量为裂缝倾角,实验中设定楔形长裂缝模型缝宽为2 mm,钻井液正压差为0. 5MPa,气侵压差为0. 5MPa,重复步骤一至步骤九完成不同倾角气侵条件下漏失模拟实验测试;
步骤十一、在完成不同倾角气侵条件下漏失模拟实验测试后,继续更改实验测试变量为钻井液正压差,预设钻井液正压差分别为1、2、3 MPa,实验中设定楔形长裂缝模型缝宽为2 mm,裂缝倾角为90°,气侵压差为0. 5MPa,重复步骤一至步骤十完成不同钻井液正压差气侵条件下漏失模拟实验测试。
优选的,所述步骤三中,实验测试过程中活塞加压装置的最大注液压力为:
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式中:表示活塞加压装置设定的最大注液压力,;表示实验测试所使用的液相流体介质的密度,kg/m3;表示重力加速度m/s2 ;表示定向井模拟装置的垂直高度,m;表示实验用膨润土基浆屈服值,Pa;表示实际情况中井筒的直径,m;表示实际情况中钻柱的直径,m。
优选的,所述步骤六中,实验测试过程中双级式调压阀输出压力与溢流阀安全压力的设定值为:
Figure 642544DEST_PATH_IMAGE002
式中:表示实验测试过程中双级式调压阀的输出压力,Pa;表示实验测试过程中溢流阀的安全压力,Pa;表示输气点精密压力表的示数,Pa;表示卡套式单向阀的规定压力(即反向气压阀门压力0.5MPa),Pa;表示实验测试所用液相流体介质的表面张力,N/m;表示溢流阀的出口至井筒模拟装置内壁面的径向距离,m;表示PU 软管的内半径,m;表示实验测试所设定的当量密度差,kg/m3;表示气相输送管路至井筒模拟装置顶端的轴向垂直高度,m。
本技术方案的有益效果如下:
一、本发明提供的一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验装置,本装置搭建上所使用的原材料与相关测试设备均较为简便且易获取,不需要使用特殊的加工材料与测试设备,能够在不影响实验测试结果的前提条件下大幅度地降低实验装置搭建的相关费用成本。
二、本发明提供的一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验装置,设计上充分地考虑了实际深部地层裂缝发育的结构特点,使液相流体介质漏失与气相流体介质侵入时的运动特性更加贴合实际情况,且能够在同一实验装置上完成多裂缝漏失与气侵同存这种复杂形式下的漏失模拟测试,使实验测试结果与实际情况更加贴合且更加具有针对性。
三、本发明提供的一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验装置,测试的原理上与多裂缝漏失与气侵同存复杂工况发生的本质原因高度贴合,即主要通过调节钻井液正压差的方式来完成实验装置内压力演化的测试,而非人为任意调控进气量与漏失量,使实验测试结果与实际情况更加贴合。
四、本发明提供的一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验方法,全面地覆盖了定向井气侵条件下钻井液动滤失与多裂缝封堵模拟,且在模拟中能够通过调节定向井井斜角进行多组实验,从而获得定向井气侵条件下钻遇裂缝时的井下漏失状况与钻井液多裂缝堵漏作业工况,使实验测试的结果能够适用于钻井作业钻井液动滤失与多裂缝封堵的全部阶段。
附图说明
图1为本发明的实验装置整体构成示意图;
图2为本发明中高温高压定向井钻井液模拟装置的结构示意图;
图3为本发明中裂缝模拟装置的结构示意图;
其中:1、高温高压定向井钻井液模拟装置;2、漏失模拟模块;3、高温高压釜体;4、外部柔性加热套 ;5、活塞加压装置;6、钻柱模拟装置;7、钻井液输入模块;8、钻井液返漏模块;9、裂缝模拟装置;10、气侵模拟模块;11、长裂缝岩心夹持器;12、楔形长裂缝模型;13、氮气瓶;14、双级式调压阀;15、反向气压阀门;16、数据采集系统;17、内部温度传感器;18、瞬时流量计;19、精密压力表;20、溢流阀。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
需要说明的是,当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上,它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件,它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。
还需要说明的是,本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语,仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的,而不应该认为是具有限制性的。
如图1-图3所示,一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验装置,包括定向井漏失系统、裂缝模拟系统与数据采集系统16;
所述定向井漏失系统包括高温高压定向井钻井液模拟装置1与漏失模拟模块2;
所述裂缝模拟系统16为裂缝模拟装置9与气侵模拟模块10;
所述数据采集系统16用于采集定向井漏失系统的内部温度、裂缝模拟系统的气侵流速和裂缝模拟系统的压力值。
其中,所述高温高压定向井钻井液模拟装置1包括高温高压釜体3与外部柔性加热套4;所述高温高压釜体3上部与活塞加压装置5连接,高温高压釜体3右端与裂缝模拟装置9相连;所述外部柔性加热套4安装在高温高压釜体3外部。
其中,所述漏失模拟模块2包括活塞加压装置5、钻柱模拟装置6、钻井液输入模块7和钻井液返漏模块8;所述活塞加压装置5置于高温高压釜体3上部;所述钻柱模拟装置6与活塞加压装置5相连接置于高温高压釜体3内部;所述钻井液输入模块7依次与活塞加压装置5、钻柱模拟装置6相连接;所述钻井液返漏模块8依次与高温高压釜体3、活塞加压装置5与溢流阀20连接。
其中,所述裂缝模拟装置9包括长裂缝岩心夹持器11和楔形长裂缝模型12;所述长裂缝岩心夹持器11夹持和楔形长裂缝模型12与高温高压釜体3相连。
其中,所述气侵模拟模块10包括依次通过软管和钢管所连通的氮气瓶13、双级式调压阀14与反向气压阀门15;所述反向气压阀门15置于裂缝模拟装置9尾部,所述裂缝模拟装置9与瞬时流量计18相连接,所述氮气瓶13与双级式调压阀14相连接并置于精密压力表19尾部。
其中,所述长裂缝岩心夹持器11包括0°倾角的长裂缝岩心夹持器11、45°倾角的长裂缝岩心夹持器11和90°倾角的长裂缝岩心夹持器11。
其中,所述楔形长裂缝模型12包括1mm缝隙的楔形长裂缝模型12、3mm缝隙的楔形长裂缝模型12和5mm缝隙的楔形长裂缝模型12。
其中,所述数据采集系统16包括内部温度传感器17、瞬时流量计18和精密压力表19;所述内部温度传感器17设置于高温高压釜体3内部,测量高温高压釜体3内部实验温度;所述瞬时流量计18和精密压力表19相连后置于裂缝模拟装置9尾部的反向气压阀门15之后,用来测量气侵流速、压力值;所述溢流阀20与钻井液返漏模块8连接置于活塞加压装置5上部。
利用上述实验装置对气侵条件下钻井液在裂隙性地层中的漏失规律进行实验测试的方法,包括以下步骤:
A、实验测试前准备:
步骤一、根据现场钻井使用的钻井液配制实验用膨润土基浆(在井浆基础上,加入核桃壳、云母片、方解石颗粒、超细碳酸钙、聚丙烯纤维素、果壳粉等配制),加入堵漏材料后,经高速搅拌机搅匀后,灌入高温高压釜体3中;
步骤二、根据定向井需要,转动高温高压釜体3,调节高温高压釜体3与水平方向夹角,实现30°、45°、60°和90°定位,模拟定向井井斜角,根据实验需要选择不同缝宽的楔形长裂缝模型12,用长裂缝岩心夹持器11夹持,使其固定连接在高温高压釜右端,保持近罐端楔形长裂缝模型12的裂缝开度大,楔形长裂缝模型12预设缝宽分别为1mm、3mm和5mm;
步骤三、启动活塞加压装置5,缓慢加压(加压速度为0.05MPa/s),直到达到现场钻井液注入压力为止,同时启动高温高压釜体3上的外部柔性加热套4,缓慢加热(加热速度为1℃/s)模拟高温环境,使用内部温度传感器17实时测量高温高压釜体3内部实验温度,直到高温高压釜体3体内钻井液的压力和温度基本与井下钻井液一致;
B、开展不同裂缝宽度气侵条件下漏失模拟测试:
步骤四、继续启动活塞加压装置5缓慢加压,并保持反向气压阀门15(反向气压阀门15的压力设定为0.5MPa)处于关闭状态,直到高温高压釜体3内的钻井液快速漏失进入裂缝模拟装置9并形成一定封堵层(封堵层厚度为10cm),停止加压,准备开展不同裂缝宽度气侵条件下漏失模拟的实验测试;
步骤五、活塞加压装置5保持正向压力不变,控制钻井液正压差为0. 5 MPa,逐渐开启设置于气侵模拟模块10初始端的氮气瓶13与设置于精密压力表19末端的双级式调压阀14,开始不同缝宽裂隙性地层漏失模拟实验测试;
步骤六、缓慢打开置于裂缝模拟装置9尾部的反向气压阀门15(反向气压阀门15的压力设定为0.5MPa),使气体在裂缝模拟系统中流通,形成气侵通道;
步骤七、待瞬时流量计18与精密压力表19所传送的瞬态压力和瞬态流量数据基本稳定,控制气侵压差为1 MPa时,记录其气侵流速、压力值;
步骤八、不同缝宽裂隙性地层漏失模拟实验结束,关闭活塞加压装置5,取出楔形长裂缝模型12拍照,观察楔形长裂缝模型12内漏失情况;
步骤九、更换不同缝宽的楔形长裂缝模型12,重复步骤一至步骤八;
C、更换实验变量进行下一组实验:
步骤十、在完成不同缝宽裂隙性地层漏失模拟实验测试以后,更改实验测试变量为裂缝倾角,预设裂缝倾角分别为0°、45°、90°,实验中设定楔形长裂缝模型12缝宽为2 mm,钻井液正压差为0. 5MPa,气侵压差为0. 5MPa,重复步骤一至步骤九完成不同倾角气侵条件下漏失模拟实验测试;
步骤十一、在完成不同倾角气侵条件下漏失模拟实验测试后,继续更改实验测试变量为钻井液正压差,预设钻井液正压差分别为1、2、3 MPa,实验中设定楔形长裂缝模型12缝宽为2 mm,裂缝倾角为90°,气侵压差为0. 5MPa,重复步骤一至步骤十完成不同钻井液正压差气侵条件下漏失模拟实验测试。
其中,所述步骤三中,实验测试过程中活塞加压装置5的最大注液压力为:
Figure DEST_PATH_IMAGE003
式中:表示活塞加压装置5设定的最大注液压力,;表示实验测试所使用的液相流体介质的密度,kg/m3;表示重力加速度m/s2 ;表示定向井模拟装置的垂直高度,m;表示实验用膨润土基浆屈服值,Pa;表示实际情况中井筒的直径,m;表示实际情况中钻柱的直径,m。
其中,所述步骤六中,实验测试过程中双级式调压阀14输出压力与溢流阀20安全压力的设定值为:
Figure 825264DEST_PATH_IMAGE002
式中:表示实验测试过程中双级式调压阀14的输出压力,Pa;表示实验测试过程中溢流阀的安全压力,Pa;表示输气点压力传感器的示数,Pa;表示卡套式单向阀的规定压力,Pa;表示实验测试所用液相流体介质的表面张力,N/m;表示溢流阀20的出口至井筒模拟装置内壁面的径向距离,m;表示气相输送管路的内半径,m;表示实验测试所设定的当量密度差,kg/m3;表示气相输送管路至井筒模拟装置顶端的轴向垂直高度,m。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验装置,其特征在于:包括定向井漏失系统、裂缝模拟系统与数据采集系统(16);
所述定向井漏失系统包括高温高压定向井钻井液模拟装置(1)与漏失模拟模块(2);
所述裂缝模拟系统为裂缝模拟装置(9)与气侵模拟模块(10);
所述数据采集系统(16)用于采集定向井漏失系统的内部温度、裂缝模拟系统的气侵流速和裂缝模拟系统的压力值。
2.根据权利要求1所述的一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验装置,其特征在于:所述高温高压定向井钻井液模拟装置(1)包括高温高压釜体(3)与外部柔性加热套(4);所述高温高压釜体(3)右端与裂缝模拟装置(9)相连;所述外部柔性加热套(4)安装在高温高压釜体(3)外部。
3.根据权利要求2所述的一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验装置,其特征在于:所述漏失模拟模块(2)包括活塞加压装置(5)、钻柱模拟装置(6)、钻井液输入模块(7)和钻井液返漏模块(8);所述活塞加压装置(5)置于高温高压釜体(3)上部;所述钻柱模拟装置(6)与活塞加压装置(5)相连接置于高温高压釜体(3)内部;所述钻井液输入模块(7)依次与活塞加压装置(5)和钻柱模拟装置(6)相连接;所述钻井液返漏模块(8)依次与高温高压釜体(3)、活塞加压装置(5)与溢流阀(20)连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验装置,其特征在于:所述裂缝模拟装置(9)包括长裂缝岩心夹持器(11)和楔形长裂缝模型(12);所述长裂缝岩心夹持器(11)夹持和楔形长裂缝模型(12)与高温高压釜体(3)相连。
5.根据权利要求4所述的一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验装置,其特征在于:所述气侵模拟模块(10)包括依次通过软管和钢管所连通的氮气瓶(13)、双级式调压阀(14)与反向气压阀门(15);所述反向气压阀门(15)置于裂缝模拟装置(9)尾部,所述裂缝模拟装置(9)与瞬时流量计(18)相连接,所述氮气瓶(13)与双级式调压阀(14)相连接并置于精密压力表(19)尾部。
6.根据权利要求5所述的一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验装置,其特征在于:所述长裂缝岩心夹持器(11)包括0°倾角的长裂缝岩心夹持器(11)、45°倾角的长裂缝岩心夹持器(11)和90°倾角的长裂缝岩心夹持器(11);所述楔形长裂缝模型(12)包括1mm缝隙的楔形长裂缝模型(12)、3mm缝隙的楔形长裂缝模型(12)和5mm缝隙的楔形长裂缝模型(12)。
7.根据权利要求6所述的一种用于定向井气侵条件下裂隙性地层多层漏失模拟的实验装置,其特征在于:所述数据采集系统(16)包括内部温度传感器(17)、瞬时流量计(18)和精密压力表(19);所述内部温度传感器(17)设置于高温高压釜体(3)内部;所述瞬时流量计(18)和精密压力表(19)相连后置于裂缝模拟装置(9)尾部的反向气压阀门(15)之后;所述溢流阀(20)与钻井液返漏模块(8)连接置于活塞加压装置(5)上部。
8.根据权利要求1-7任意一项所述实验装置对气侵条件下钻井液在裂隙性地层中的漏失规律进行实验测试的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、根据现场钻井使用的钻井液配制实验用膨润土基浆,加入堵漏材料后,经高速搅拌机搅匀后,灌入高温高压釜体(3)中;
步骤二、根据定向井需要,转动高温高压釜体(3),调节高温高压釜体(3)与水平方向夹角,模拟定向井井斜角,根据实验需要选择不同缝宽的楔形长裂缝模型(12),用长裂缝岩心夹持器(11)夹持,使其固定连接在高温高压釜体(3)右端,保持近罐端楔形长裂缝模型(12)的裂缝开度大;
步骤三、启动活塞加压装置(5),缓慢加压,直到达到现场钻井液注入压力为止,同时启动高温高压釜体(3)上的外部柔性加热套(4),缓慢加热模拟高温环境,使用内部温度传感器(17)实时测量高温高压釜体(3)内部实验温度,直到高温高压釜体(3)体内钻井液的压力和温度基本与井下钻井液一致;
步骤四、继续启动活塞加压装置(5)缓慢加压,并保持反向气压阀门(15)处于关闭状态,直到高温高压釜体(3)内的钻井液快速漏失进入裂缝模拟装置(9)并形成一定封堵层,停止加压,准备开展不同裂缝宽度气侵条件下漏失模拟的实验测试;
步骤五、活塞加压装置(5)保持正向压力不变,控制钻井液正压差为0. 5 MPa,逐渐开启设置于气侵模拟模块(10)初始端的氮气瓶(13)与设置于精密压力表(19)末端的双级式调压阀(14),开始不同缝宽裂隙性地层漏失模拟实验测试;
步骤六、缓慢打开置于裂缝模拟装置(9)尾部的反向气压阀门(15),使气体在裂缝模拟系统中流通,形成气侵通道;
步骤七、待瞬时流量计(18)与精密压力表(19)所传送的瞬态压力和瞬态流量数据基本稳定,控制气侵压差为1 MPa时,记录其气侵流速、压力值;
步骤八、不同缝宽裂隙性地层漏失模拟实验结束,关闭活塞加压装置(5),取出楔形长裂缝模型(12)拍照,观察楔形长裂缝模型(12)内漏失情况;
步骤九、更换不同缝宽的楔形长裂缝模型(12),重复步骤一至步骤八;
步骤十、在完成不同缝宽裂隙性地层漏失模拟实验测试以后,更改实验测试变量为裂缝倾角,实验中设定楔形长裂缝模型(12)缝宽为2 mm,钻井液正压差为0. 5MPa,气侵压差为0. 5MPa,重复步骤一至步骤九完成不同倾角气侵条件下漏失模拟实验测试;
步骤十一、在完成不同倾角气侵条件下漏失模拟实验测试后,继续更改实验测试变量为钻井液正压差,预设钻井液正压差分别为1、2、3 MPa,实验中设定楔形长裂缝模型(12)缝宽为2 mm,裂缝倾角为90°,气侵压差为0. 5MPa,重复步骤一至步骤十完成不同钻井液正压差气侵条件下漏失模拟实验测试。
9.根据权利要求8所述对气侵条件下钻井液在裂隙性地层中的漏失规律进行实验测试的方法,其特征在于:所述步骤三中,实验测试过程中活塞加压装置(5)的最大注液压力为:
Figure DEST_PATH_IMAGE002
式中:表示活塞加压装置(5)设定的最大注液压力,;表示实验测试所使用的液相流体介质的密度,kg/m3;表示重力加速度m/s2 ;表示定向井模拟装置的垂直高度,m;表示实验用膨润土基浆屈服值,Pa;表示实际情况中井筒的直径,m;表示实际情况中钻柱的直径,m。
10.根据权利要求9所述对气侵条件下钻井液在裂隙性地层中的漏失规律进行实验测试的方法,其特征在于:所述步骤六中,实验测试过程中双级式调压阀(14)输出压力与溢流阀(20)安全压力的设定值为:
Figure DEST_PATH_IMAGE004
式中:表示实验测试过程中双级式调压阀(14)的输出压力,Pa;表示实验测试过程中溢流阀的安全压力,Pa;表示输气点精密压力表(19)的示数,Pa;表示卡套式单向阀的规定压力,Pa;表示实验测试所用液相流体介质的表面张力,N/m;表示溢流阀(20)的出口至井筒模拟装置内壁面的径向距离,m;表示PU软路的内半径,m;表示实验测试所设定的当量密度差,kg/m3;表示气相输送管路至井筒模拟装置顶端的轴向垂直高度,m。
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