[发明专利]深水浅部弱胶结地层钻井液稳定井壁作用评价的方法和装置

说明书

本发明涉及钻井液评价领域，公开了海洋深水浅部弱胶结地层钻井液稳定井壁作用评价方法和装置，该方法包括：(a)模拟砂土和模拟海水于釜体，压成岩样；(b)温度调至目标地层温度，注模拟海水，使岩样被模拟海水充分饱和；(c)注入体积V模拟海水，加压至目标地层压力，使模拟海水流出，记模拟海水完全漏失时间，计算单位时间内模拟海水平均流量，渗透率；(d)排空气体，测试岩样上表面和侧面针入度；(e)重复(a)和(b)，温度调至目标地层温度，注入测试液，使岩样被测试液充分作用，将气体排出，排出测试液；(f)重复(c)；(g)重复(d)。该方法可评价钻井液对深水浅部弱胶结地层井壁稳定作用。

技术领域

本发明涉及钻井液评价领域，具体涉及深水浅部弱胶结地层钻井液稳定井壁作用评价的方法和装置。

背景技术

海洋深水油气资源丰富，潜力巨大。我国南海是世界四大海洋油气富集区之一。据估计，我国南海油气地质储量约为230～300亿吨，其中70％蕴藏于深水区。与陆地或浅海钻井相比，海洋深水钻井面临着许多特殊的技术问题，其中之一便是深水浅部弱胶结地层钻井过程中的井塌井漏问题。深水特殊的沉积特征导致浅部地层欠压实，胶结性差，强度低。因此，在浅部地层钻井中，容易发生井壁失稳，影响钻井作业的顺利进行。深水钻井日费极高，可达100万美元，因此，浅部地层井壁失稳造成钻井作业无法顺利进行，钻井周期延长，造成巨大的经济损失，并可能造成钻井安全风险及环境危害。由于钻井过程中钻取地层岩心和岩样成本很高，无法满足大量室内系统研究需要，必须通过实验室自制实验装置，模拟深水浅部弱胶结地层特征，开展钻井液稳定井壁作用评价实验。目前，针对常规地层的钻井作业，石油工业界已建立成熟的钻井液稳定井壁室内模拟评价方法，即利用粘土等矿物，通过压力机高压压制人造柱状岩心，测试岩心在钻井液中的膨胀率等，评价钻井液抑制粘土水化作用。由于常规的陆地和浅海钻井，岩石成岩性好，压实程度高，因此室内压制的岩心可在一定程度上模拟常规地层。而海洋深水浅部地层由于欠压实作用，弱胶结，成岩性差，经常为疏松、不成型的岩样，钻井液稳定井壁的关键在于对地层岩样的胶结和加固作用，而不仅仅是针对常规泥页岩地层的抑制粘土水化作用。因此，常规的压制岩心的方法无法制备和模拟这种未成岩的弱胶结地层特征，也就无法针对性开展深水浅部地层井壁稳定性模拟实验研究，尤其是评价钻井液对深水弱胶结地层井壁的物理化学胶结加固作用，这制约了深水浅层防塌钻井液的研究和发展。通过检索，目前未见深水浅部弱胶结地层钻井液稳定井壁物理化学作用测试相关的模拟实验装置与方法。国内外学者主要通过力学模型计算手段开展深水浅部弱胶结地层井壁稳定性力学分析，缺乏实验研究手段，很难真实反映弱胶结地层特征。

针对上述情况，有必要设计一种实验装置和方法，来模拟评价深水浅部弱胶结地层钻井液稳定井壁作用，分析不同钻井液对弱胶结地层的胶结加固作用，为优选和研制具有胶结加固井壁作用的钻井液处理剂以及钻井液体系，解决深水浅部地层井壁失稳技术难题提供基础条件。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的钻井液评价的方法和装置无法针对性开展深水浅部弱胶结地层井壁稳定性模拟实验研究的问题，提供深水浅部弱胶结地层钻井液稳定井壁作用评价的方法和装置，该装置和方法可以模拟深水浅部弱胶结地层特征，从而可以针对性开展深水浅部弱胶结地层井壁稳定性模拟实验研究。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种深水浅部弱胶结地层钻井液稳定井壁作用评价的方法，其中，该方法包括：

(a)将模拟砂土和模拟海水的混合物置于釜体中，压实，制成岩样；

(b)将釜体内的温度调节至目标地层温度，向釜体内继续注入模拟海水，使岩样被模拟海水充分饱和；