钻井液与完井液

摘要:
针对传统的颗粒粒径匹配规则难以适应多尺度裂缝性地层堵漏的问题，选取多尺度楔形裂缝为研究对象，开展了计算流体力学-离散元法（CFD-DEM）耦合模拟，并结合室内裂缝封堵模拟评价实验，分析了裂缝开度变化下的架桥颗粒粒径匹配特征；基于压差响应构建无量纲稳定系数S，并采用高斯过程回归（GPR）方法建立稳定系数S关于裂缝开度和架桥粒径比的响应关系，形成了多尺度裂缝架桥粒径比匹配图版。研究表明：在0.2～2.5 mm裂缝尺度范围内，不同裂缝尺度下颗粒堵层形态和承压响应存在明显差异，当粒径比处于适宜区间时，颗粒能够在裂缝内部形成较稳定的架桥堆积带，并表现出较高的承压能力；粒径比偏小时颗粒易发生深部运移或冲刷失稳，粒径比偏大时易在裂缝入口端形成虚堵。架桥颗粒适宜粒径比随裂缝开度增大呈现区间迁移特征，0.2～1 mm裂缝对应优选粒径比区间为0.25～0.40，1.5～2.5 mm裂缝对应优选粒径比区间为0.35～0.45。所建图版能够反映出不同裂缝尺度下适宜粒径比区间的分布及迁移规律，图版计算结果与实验数据整体趋势一致，决定系数R²为0.8674，表明该图版在研究范围内具有较好的拟合精度。传统的颗粒匹配规则在多尺度裂缝条件下存在适用性边界，稳定系数S可用于不同裂缝尺度下封堵效果的相对评价，所建图版可为裂缝性地层堵漏材料粒径优选提供参考。针对传统的颗粒粒径匹配规则难以适应多尺度裂缝性地层堵漏的问题，选取多尺度楔形裂缝为研究对象，开展了计算流体力学-离散元法（CFD-DEM）耦合模拟，并结合室内裂缝封堵模拟评价实验，分析了裂缝开度变化下的架桥颗粒粒径匹配特征；基于压差响应构建无量纲稳定系数S，并采用高斯过程回归（GPR）方法建立稳定系数S关于裂缝开度和架桥粒径比的响应关系，形成了多尺度裂缝架桥粒径比匹配图版。研究表明：在0.2～2.5 mm裂缝尺度范围内，不同裂缝尺度下颗粒堵层形态和承压响应存在明显差异，当粒径比处于适宜区间时，颗粒能够在裂缝内部形成较稳定的架桥堆积带，并表现出较高的承压能力；粒径比偏小时颗粒易发生深部运移或冲刷失稳，粒径比偏大时易在裂缝入口端形成虚堵。架桥颗粒适宜粒径比随裂缝开度增大呈现区间迁移特征，0.2～1 mm裂缝对应优选粒径比区间为0.25～0.40，1.5～2.5 mm裂缝对应优选粒径比区间为0.35～0.45。所建图版能够反映出不同裂缝尺度下适宜粒径比区间的分布及迁移规律，图版计算结果与实验数据整体趋势一致，决定系数R²为0.8674，表明该图版在研究范围内具有较好的拟合精度。传统的颗粒匹配规则在多尺度裂缝条件下存在适用性边界，稳定系数S可用于不同裂缝尺度下封堵效果的相对评价，所建图版可为裂缝性地层堵漏材料粒径优选提供参考。