[发明专利]一种裂缝性漏失桥接堵漏颗粒材料粒度分布的设计方法

说明书

本发明公开一种裂缝性漏失桥接堵漏颗粒材料粒度分布的设计方法，包括以下步骤：根据粒度大小将堵漏材料进行分级；根据裂缝宽度和粒度选择准则计算堵漏材料特征粒度值的期望范围；设定各级堵漏材料的相对百分含量；利用粒度分布函数拟合粒度分布曲线；再根据粒度分布曲线计算出堵漏材料的特征粒度值；判断计算出的特征粒度值是否符合所述步骤S20中计算出的特征粒度值的期望范围；最后生成符合粒度选择准则的堵漏材料粒度组成。本发明能够保证堵漏颗粒材料进入裂缝内形成稳定封堵隔层，且封堵隔层的致密性强，适用于裂缝性地层漏失的桥接堵漏技术，具有物理意义明确，便于工程化操作等特点。

技术领域

本发明涉及一种裂缝性漏失桥接堵漏颗粒材料粒度分布的设计方法，属于石油工程钻井领域。

背景技术

井漏是在钻井过程中常见的井下复杂问题之一。井漏的相关后果例如：损失昂贵的钻井液、非作业时间、井筒失稳，以及在某些情况下发生的井喷是比井漏本身更严重的事故。依据发生漏失地层的不同，一般把井漏分为渗透性漏失、裂缝性漏失和溶洞性漏失三类，其中裂缝性漏失最普遍、最难解决的漏失类型。裂缝性漏失不仅导致钻井液大量浪费，增加了钻井的成本，而且延长了油气井的建井周期，严重阻碍油气资源的勘探开发进程。

常用的堵漏方法主要可以分为桥接堵漏，水泥堵漏，化学凝胶类堵漏。其中，桥接堵漏由于其材料价格便宜，来源广，施工工艺简单而应用范围最为广泛。桥接堵漏工艺是将起架桥作用和起充填作用的材料混合入基浆中而形成堵漏浆，通过泥浆泵注入到漏层位置，并在压差的作用下进入漏层，若架桥颗粒材料与裂缝尺寸匹配，而在裂缝内“卡喉”，可变缝为孔，阻挡后续流入的架桥颗粒材料和充填材料，继而堆积形成堵塞段塞，阻止或减缓钻井液向地层深部的漏失。

桥接堵漏的核心是设计合理的堵漏材料粒度及其分布。国内外学者做了大量研究并提出了众多的堵漏颗粒材料的粒度设计理论和方法，常见的设计理论和方法有：三分之一架桥理论(Abrams，1977)，理想充填理论(Andreasen和Anderson，1930)，屏蔽暂堵(罗平亚，罗向东等，1992)，D90方法(Hands等，1998)，Vickers方法(Vickers等，2006)，D50方法(Whitfill等，2008)等。然而，现有的堵漏材料粒度设计准则在实际应用过程中，对裂缝性漏失的堵漏效果并不理想。究其原因，一方面，现有裂缝性漏失堵漏材料粒度分布设计方法大多直接套用了孔隙性漏失堵漏材料的粒度设计方法，对裂缝性漏失的适应性很差；另一方面，针对裂缝性漏失的堵漏材料粒度设计方法，都是建立在传统的短裂缝板实验基础之上的，且设计方法内涵差异巨大，最终导致裂缝性漏失的桥接堵漏效果不理想。

为了提高裂缝性漏失桥接堵漏作业科学性和成功率，便于裂缝性漏失的桥接堵漏材料配方的配制，亟需提出一种针对裂缝性漏失的桥接堵漏颗粒材料粒度分布的设计方法。

发明内容

本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种裂缝性漏失桥接堵漏颗粒材料粒度分布的设计方法，该方法能够保证堵漏颗粒材料进入裂缝内形成稳定封堵隔层，且封堵隔层的致密性强。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种裂缝性漏失桥接堵漏颗粒材料粒度分布的设计方法，包括以下步骤：

步骤S10、根据粒度大小将堵漏材料进行分级；

步骤S20、根据裂缝宽度和粒度选择准则计算堵漏材料特征粒度值的期望范围；所述粒度选择准则为：

D10＝0.1～0.2

式中：R为特征粒度缝宽比；W_i为裂缝宽度；S为粒度分布相对跨度；D10为堵漏材料累计分布曲线上10％对应的筛分粒径；D50为堵漏材料累计分布曲线上50％对应的筛分粒径；D90为堵漏材料累计分布曲线上90％对应的筛分粒径；