本發(fā)明涉及一種基于儲能模量的高分子凝膠堵漏劑裂縫封堵效果的評價(jià)方法，屬于鉆井液堵漏。

背景技術(shù)：

1、井漏是目前鉆井過程中最常見的井下復(fù)雜問題之一，是制約油氣、天然氣水合物、地?zé)岬葍涌碧介_發(fā)速度的主要技術(shù)瓶頸之一。井漏在不同類型地層均可能發(fā)生，其中以裂縫、溶洞發(fā)育地層的漏失程度最嚴(yán)重，也最難解決。井漏不僅損失大量的鉆井液，使鉆進(jìn)無法維持，還大大延長了鉆井時(shí)間，并且可能造成井塌、卡鉆、井噴等其它井下復(fù)雜情況和重大事故，給鉆井工程造成重大損失。

2、高分子凝膠堵漏劑是油氣鉆采工程中最常用的堵漏材料之一，其可以在原位孔隙和裂縫中生成高強(qiáng)度的塊狀凝膠，以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的堵漏區(qū)域。高分子凝膠堵漏劑可以解決漏失嚴(yán)重或漏失總量大的問題，滿足不同井深的堵漏和泵送要求，能夠適應(yīng)不同深度地層，在不同反應(yīng)條件下形成不同力學(xué)性能的高分子凝膠體系，從而對裂縫進(jìn)行不同程度的封堵。

3、某種高分子凝膠堵漏劑能否針對特定結(jié)構(gòu)的地層實(shí)現(xiàn)有效封堵，往往需要大量的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，耗時(shí)耗力；并且對于特定高分子凝膠堵漏劑溶液的具體封堵效果，也往往需要復(fù)雜的堵漏實(shí)驗(yàn)進(jìn)行確定。因此，研究一種簡單、高效的高分子凝膠堵漏劑裂縫封堵效果的評價(jià)方法具有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于儲能模量的高分子凝膠堵漏劑裂縫封堵效果的評價(jià)方法。本發(fā)明方法簡單，有效；不僅能夠系統(tǒng)評價(jià)一種高分子凝膠堵漏劑對于特定地層結(jié)構(gòu)的封堵效果，而且確定了高分子凝膠堵漏劑的儲能模量與其裂縫封堵效果之間的匹配關(guān)系，通過對特定高分子凝膠堵漏劑溶液進(jìn)行簡單的儲能模量測試，即可對其的具體裂縫封堵效果實(shí)現(xiàn)高效預(yù)測，簡化了性能評價(jià)過程，為堵漏劑的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，可以更好地選擇適用于特定裂縫封堵需求的高分子凝膠堵漏劑，具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種基于儲能模量的高分子凝膠堵漏劑裂縫封堵效果的評價(jià)方法，包括步驟：

4、（1）根據(jù)地層條件確定模擬裂縫巖心模型；

5、（2）測試不同濃度的高分子凝膠堵漏劑溶液的儲能模量；將不同濃度的高分子凝膠堵漏劑溶液分別注入可視化模擬裂縫巖心模型中，測試高分子凝膠堵漏劑溶液在裂縫中的填充程度；將不同濃度的高分子凝膠堵漏劑溶液分別注入模擬裂縫巖心模型中，測試最大泵入壓力；以不同濃度的高分子凝膠堵漏劑溶液的儲能模量為橫坐標(biāo)，以對應(yīng)的最大泵入壓力和填充程度為縱坐標(biāo)，繪制雙y軸關(guān)系曲線，擬合得到不同濃度的高分子凝膠堵漏劑溶液的儲能模量與填充程度、最大泵入壓力的關(guān)系式；

6、（3）測試不同濃度的高分子凝膠堵漏劑溶液成膠過程中的儲能模量；采用模擬裂縫堵漏實(shí)驗(yàn)，測試不同濃度的高分子凝膠堵漏劑溶液在不同成膠時(shí)間下對裂縫的封堵壓力；以高分子凝膠堵漏劑溶液成膠過程中的儲能模量為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的封堵壓力為縱坐標(biāo)，繪制關(guān)系曲線，擬合得到不同濃度的高分子凝膠堵漏劑溶液成膠過程中儲能模量與裂縫封堵壓力的關(guān)系式；

7、（4）測試不同濃度的高分子凝膠堵漏劑溶液完全成膠后的儲能模量；采用模擬裂縫堵漏實(shí)驗(yàn)，測試不同濃度的高分子凝膠堵漏劑溶液完全成膠后對裂縫的封堵壓力；以不同濃度的高分子凝膠堵漏劑溶液完全成膠后的儲能模量為橫坐標(biāo)，以對應(yīng)的封堵壓力為縱坐標(biāo)，繪制關(guān)系曲線，擬合得到不同濃度的高分子凝膠堵漏劑溶液完全成膠后的儲能模量與封堵壓力的關(guān)系式；

8、（5）根據(jù)步驟（2）-（4）得到的關(guān)系曲線和關(guān)系式實(shí)現(xiàn)對高分子凝膠堵漏劑裂縫封堵效果的評價(jià)。

9、根據(jù)本發(fā)明，步驟（1）中所述模擬裂縫巖心模型可市購獲得或者按現(xiàn)有技術(shù)制備得到；根據(jù)地層的實(shí)際巖心以及常用技術(shù)的裂縫模擬，按現(xiàn)有技術(shù)繁衍出地下的裂縫尺度，從而確定模擬裂縫巖心模型。

10、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（2）、（3）、（4）中所述高分子凝膠堵漏劑溶液為高分子凝膠堵漏劑的水溶液；其中，高分子凝膠堵漏劑溶液的質(zhì)量濃度為12~20％，高分子凝膠堵漏劑溶液的濃度在上述范圍內(nèi)均勻取值。所述高分子凝膠堵漏劑溶液的質(zhì)量濃度是指其中的固含量，即除去水后剩余物質(zhì)的質(zhì)量含量。

11、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（2）、（3）、（4）中，儲能模量的測試方法如下：使用高溫高壓旋轉(zhuǎn)流變儀對樣品進(jìn)行應(yīng)變掃描測試得到儲能模量。

12、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（2）中，高分子凝膠堵漏劑溶液在裂縫中的填充程度的測試過程中，所用高分子凝膠堵漏劑溶液為染色高分子凝膠堵漏劑溶液；染色高分子凝膠堵漏劑溶液的制備方法如下：向高分子凝膠堵漏劑溶液中加入蘇丹ⅲ，充分分散均勻即可；其中，染色試劑的質(zhì)量濃度為0.05-0.1%。

13、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（2）中，高分子凝膠堵漏劑溶液在裂縫中的填充程度的測試過程中，高分子凝膠堵漏劑溶液的注入速率為5-15ml/min。

14、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（2）中，高分子凝膠堵漏劑溶液在裂縫中的填充程度的測試方法如下：將高分子凝膠堵漏劑溶液注入垂直放置的可視化模擬裂縫巖心模型中，當(dāng)注入總量為裂縫空間體積的一半時(shí)，觀測高分子凝膠堵漏劑溶液在垂直裂縫空間中的分布狀態(tài)；按照高度將裂縫空間平分為上、下兩部分，測試高分子凝膠堵漏劑溶液在裂縫空間上、下兩部分中分布體積的比值，即高分子凝膠堵漏劑溶液在裂縫中的填充程度。上述比值越接近1，表明凝膠溶液在垂向裂縫中的分布越均勻，充填效果越好。

15、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（2）中，最大泵入壓力測試過程中，高分子凝膠堵漏劑溶液的注入速率為1-3ml/min。

16、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（2）中，最大泵入壓力的測試方法如下：將高分子凝膠堵漏劑溶液泵入模擬裂縫巖心模型，通過壓力傳感器得到最大泵入壓力。

17、根據(jù)本發(fā)明，步驟（3）中，成膠溫度由高分子凝膠堵漏劑的性質(zhì)決定。

18、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（3）中，所述成膠過程的時(shí)間選擇范圍在2h~14h，成膠過程的時(shí)間在上述范圍內(nèi)均勻取值。

19、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（3）中，封堵壓力的測試方法如下：將高分子凝膠堵漏劑溶液加入高溫高壓動靜態(tài)漏失儀中，使高分子凝膠堵漏劑溶液充填裂縫模型；然后升高溫度至成膠溫度，成膠不同時(shí)間后，緩慢增加堵漏儀的驅(qū)替壓力直至突然產(chǎn)生大量漏失時(shí)所對應(yīng)的壓力即為封堵壓力。

20、根據(jù)本發(fā)明，步驟（4）中，成膠溫度和成膠時(shí)間由高分子凝膠堵漏劑的性質(zhì)決定。

21、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（4）中，封堵壓力的測試方法如下：將不同濃度的高分子凝膠堵漏劑溶液加入高溫高壓動靜態(tài)漏失儀中，使高分子凝膠堵漏劑溶液充填裂縫模型；然后升高溫度至成膠溫度，待完全成膠后，緩慢增加堵漏儀的驅(qū)替壓力直至突然產(chǎn)生大量漏失時(shí)所對應(yīng)的壓力即為封堵壓力。

22、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（5）中，根據(jù)步驟（2）-（4）得到的關(guān)系曲線和關(guān)系式評價(jià)高分子凝膠堵漏劑對特定地層結(jié)構(gòu)的裂縫封堵效果；或者，通過測試高分子凝膠堵漏劑溶液的儲能模量、高分子凝膠堵漏劑溶液成膠過程中或完全成膠后的儲能模量，根據(jù)步驟（2）-（4）得到的關(guān)系曲線和關(guān)系式評價(jià)其的裂縫封堵效果。

23、本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及有益效果如下：

24、1、本發(fā)明將考慮不同濃度和結(jié)構(gòu)的高分子凝膠堵漏劑，以獲得具有不同儲能模量的樣品。并引入了裂縫封堵實(shí)驗(yàn)的模擬，通過制備一定尺寸的裂縫，更加貼近實(shí)際應(yīng)用場景。這有助于更準(zhǔn)確的評估高分子凝膠堵漏劑在裂縫封堵過程中的表現(xiàn)。

25、2、本發(fā)明選擇儲能模量作為表征高分子凝膠堵漏劑性能的參數(shù)，是因?yàn)樗軌蚍从吃摬牧系年P(guān)鍵彈性特性，可以用于預(yù)測堵漏效果，簡化了性能評價(jià)過程，為材料設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，并且具有可靠性。

26、3、本發(fā)明提出了一種綜合評價(jià)方法，方法簡單，有效，能夠系統(tǒng)評價(jià)一種高分子凝膠堵漏劑對于特定地層結(jié)構(gòu)的封堵效果，可以更好地選擇適用于特定裂縫封堵需求的高分子凝膠堵漏劑。將高分子凝膠堵漏劑的儲能模量與最大泵入壓力、裂縫填充程度、封堵壓力等裂縫封堵效果相結(jié)合進(jìn)行評估，可以全面了解高分子凝膠堵漏劑的性能，包括力學(xué)性能和封堵能力。本發(fā)明建立了儲能模量與裂縫封堵效果之間的匹配關(guān)系，建立了合適的擬合公式，通過簡單測試高分子凝膠堵漏劑溶液的儲能模量、高分子凝膠堵漏劑溶液成膠過程中或完全成膠后的儲能模量，即可高效預(yù)測其的裂縫封堵效果；并且，針對未知濃度的高分子凝膠堵漏劑溶液，也可通過測試其儲能模量和完全成膠后的儲能模量，高效的預(yù)測其的裂縫封堵效果；針對已知濃度的高分子凝膠堵漏劑溶液，可通過測試儲能模量，評價(jià)其成膠不同時(shí)間的裂縫封堵效果，并能夠預(yù)測是否完全成膠。

27、4、通過本發(fā)明的評價(jià)方法，可以更準(zhǔn)確地評估高分子凝膠堵漏劑的性能，特別是與裂縫封堵相關(guān)的性能。通過建立儲能模量與裂縫封堵效果之間的匹配關(guān)系，可以為設(shè)計(jì)人員提供有關(guān)如何選擇合適的材料參數(shù)和優(yōu)化應(yīng)用條件的指導(dǎo)，更快速、準(zhǔn)確地篩選和優(yōu)化高分子凝膠堵漏劑，提高封堵的效率，從而更好地滿足實(shí)際需求，具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。