[发明专利]一种模拟孔缝漏失的固井水泥浆防漏性能评价装置及方法

说明书

本发明公开了一种模拟孔缝漏失的固井水泥浆防漏性能评价装置及方法，该装置主要由带支架底座9、液量采集台8、加热外筒2、温度传感器14、浆筒1、漏失介质4、实验压力开关13、气源10与数据采集与处理系统3组成，所述带支架底座9的支架固定加热外筒2，底座放置液量采集台8，加热外筒内装有浆筒1，浆筒下端有漏失介质4，漏失介质有孔隙通道16和缝隙通道17。该方法包括：设置实验温度对装置进行预热；输入漏失介质参数；配置水泥浆；将预制的水泥浆装入浆筒中，调节压力至漏失初始压力；逐步增大水泥浆的漏失压力，直至最终的承压值；计算得到水泥浆的防漏失能力。本发明操作简单、对比性强、适用范围广，具有广泛的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及石油勘探开发领域钻井工程中固井所用水泥浆防漏性能评价的装置及方法，特别是涉及一种模拟孔隙、缝隙和孔缝漏失共存条件下的固井水泥浆防漏性能评价的装置及方法。

背景技术

井漏是固井工程中常遭遇的复杂且又难以解决的问题。对于易漏失井，虽然在钻井过程中已对漏失层段进行了堵漏，但因堵漏效果不好仍存在漏失；同时，由于注水泥时水泥浆密度通常高于钻井液且粘度切力更大易引发二次井漏。井漏会直接影响固井质量，从而影响后续生产作业。为此，国内外相关公司、研究机构和学者研究出了一些测试评价水泥浆防漏性能的装置并提出了方法：Ark等人以小弹珠充填模拟地层加裂缝或孔隙漏失通道发明了DL-1型堵漏评价装置并给出了评价方法，Schlumberger公司用不同直径圆孔和不同宽度的裂缝的金属板模拟评价了纤维水泥浆体系的堵漏能力。国内可用于水泥浆防漏堵漏的评价装置有：一种地层漏失模拟装置(ZL201520480887.9)，高温高压漏失地层模拟封堵测试装置(ZL201110439139.2)，一种钻井液承压堵漏压裂试验装置(ZL201520423676.1)，智能高温高压动态堵漏模拟评价仪(ZL200510019252.X)，钻井堵漏模拟测试装置(ZL02243296.5)，一种钻井堵漏模拟试验装置(ZL200520070690.4)，水泥浆堵漏模拟试验装置(ZL200520119105.5)等。上述评价装置有共同的不足：所用的漏失介质均为单一漏失介质，即仅模拟裂缝漏失或孔隙漏失，而且没有考虑漏失通道的形态，即裂缝、孔隙均为规则的矩形和圆形。然而，实际漏失层中通道形态各异且为多重漏失通道(孔-缝等)。

评价水泥浆防漏堵漏的方法有：国内有许多学者提出了水泥浆防漏堵漏评价方法，如邹建龙等.纤维水泥浆堵漏性能评价研究[J].钻井液与完井液，2007(3)；邓智中.一种堵漏评价装置设计及工作液效能评价研究[D].2012；贾应林等.纤维堵漏低密度水泥浆的室内研究[J].钻采工艺，2007(1)；王克诚等.大庆油田南二区防漏堵漏水泥浆技术[J].钻井液与完井液，2012(2)等。现有的评价方法均以水泥浆的漏失速度与时间的关系，以及堵漏后的承压能力间接描述其堵漏防漏性能。

因此，迄今仍没有既能模拟地层孔隙、缝隙漏失，又能模拟孔缝漏失不同形态的装置，以及更加客观准确地评价水泥浆防漏失能力的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟孔缝漏失的固井水泥浆防漏性能评价装置，该装置基于模拟地层不同形态的孔隙、缝隙和孔缝漏失共存条件下，对防漏水泥浆体系的防漏性能直接进行定量评价，不同形态的孔缝漏失通道更接近工程实际，其评价结果更加准确可靠。

本发明的另一目的还在于提供利用上述装置评价水泥浆体系的防漏性能，直接定量描述水泥浆防漏失能力的方法，该方法原理可靠，具有操作简单、对比性强、适用范围广的特点，克服了水泥浆防漏性能的室内实验不能直接定量评价的缺陷和不足，具有广泛的应用前景。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。