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漏失裂缝内封堵层演化规律及颗粒特征行为的可视化实验研究

蒲磊 谢凌志 徐鹏 陈欢 许明标 汪帮哲

蒲磊,谢凌志,徐鹏,等. 漏失裂缝内封堵层演化规律及颗粒特征行为的可视化实验研究[J]. 钻井液与完井液,2025,42(1):41-50 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.01.004
引用本文: 蒲磊,谢凌志,徐鹏,等. 漏失裂缝内封堵层演化规律及颗粒特征行为的可视化实验研究[J]. 钻井液与完井液,2025,42(1):41-50 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.01.004
PU Lei, XIE Lingzhi, XU Peng, et al.Visual experimental study on evolution and particle’s characteristic behavior of plugging layers inside fractured loss zones[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2025, 42(1):41-50 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.01.004
Citation: PU Lei, XIE Lingzhi, XU Peng, et al.Visual experimental study on evolution and particle’s characteristic behavior of plugging layers inside fractured loss zones[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2025, 42(1):41-50 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.01.004

漏失裂缝内封堵层演化规律及颗粒特征行为的可视化实验研究

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2025.01.004
基金项目: 湖北省重点研发计划“抗高温非磺化环保水基钻井液研究与应用”(2023BCB070);长江大学·非常规油气省部共建协同创新中心开放基金“深层超深层裂缝性漏失封堵系统优化决策模型研究”(UOG2024-10)。
详细信息
    作者简介:

    蒲磊,讲师,1994年生,从事井下漏失控制技术与非常规钻井液技术工作。E-mail: Puleigogo@163.com

    通讯作者:

    徐鹏,副教授,1987年生,从事油气井工程、储层保护技术等研究工作。E-mail: cdxupeng1987@126.com

  • 中图分类号: TE282

Visual Experimental Study on Evolution and Particle’s Characteristic Behavior of Plugging Layers inside Fractured Loss Zones

  • 摘要: 裂缝性漏失成为不稳定地层条件下钻井过程中面临的最困难问题之一。桥接堵漏方法是裂缝性漏失控制的最有效方式。传统裂缝实验装置对裂缝内以颗粒流所形成封堵层的机理仍不明确,制约了堵漏浆体系配方的科学构建。为了探究颗粒的特征行为和裂缝内封堵层的动态演化过程,建立了井筒-裂缝可视化实验装置,系统研究了颗粒粒径、浓度、泵入速度、流体黏度等关键因素下颗粒的行为特征、封堵层形成规律以及影响机制。实验结果表明,裂缝内封堵过程可以分为4个阶段,每个阶段中同时存在颗粒混合行为和特征行为的转换。裂缝的封堵层构建位置对颗粒粒径具有很高的敏感性,颗粒的浓度影响着裂缝的封堵时间,流体的黏度容易改变裂缝内的封堵结构以及过高的泵速会破坏原有形成的封堵结构。

     

  • 图  1  井筒-裂缝整体可视化实验装置原理图

    图  2  井筒-裂缝可视化实验装置实物图

    图  3  不同粒径的轻质陶粒

    图  4  封堵层的演化过程

    图  5  裂缝封堵过程中液体累积漏失量

    图  6  颗粒的滞留行为和架桥行为共存与转换

    图  7  颗粒受缝板的滚动摩擦力示意图

    图  8  颗粒的滞留行为和架桥行为的共存与转换

    图  9  主要架桥模式原理图

    图  10  不同类型的架桥模式

    图  11  颗粒的位移行为和填充行为的共存与转换

    图  12  封堵层演化各阶段下颗粒的特征行为共存与转换示意图     

    图  13  颗粒的粒径变化对封堵层结构的影响

    图  14  颗粒的粒径对裂缝内封堵层位置的影响

    图  15  不同颗粒粒径条件下裂缝封堵过程的累积漏失量

    图  16  低浓度(5%)颗粒条件下封堵层形成与被破坏

    图  17  中浓度(10%)和高浓度颗粒时封堵层的形成过程

    图  18  颗粒质量分数对初始封堵层结构形成时间的影响

    图  19  不同颗粒浓度条件下裂缝封堵过程的累积漏失量

    图  20  流体黏度对封堵层前沿构建形态的影响

    图  21  流体黏度对封堵层形成位置的影响

    图  22  流体黏度对累积漏失量的影响

    图  23  流体泵送速度对封堵层形成位置的影响

    图  24  流体的高泵送速度 (150 L/min) 下封堵层形成后的被破坏  

    图  25  流体泵送速度对累积漏失量的影响

    表  1  实验所用携带液的流变性能

    黄原胶/%AV/mPa·sPV/mPa·sYP/Paφ6/φ3
    0.26.051.00/0
    0.415.596.52/1
    0.627.01116.06/4
    0.845.01728.016/11
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-09-13
  • 修回日期:  2024-10-23
  • 刊出日期:  2025-02-01

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