一种砾石充填完井防砂泥饼抗冲刷性能的实验方法

摘要

本发明涉及一种砾石充填完井防砂泥饼抗冲刷性能的实验方法，属于石油天然气等资源的完井工程领域。具体步骤如下：（1）钻井液滤失造壁实验，（2）不同充填速度对砾石充填液冲刷PRD泥饼实验，（3）不同充填液砂比对砾石充填液冲刷PRD泥饼实验，（4）不同充填压差对砾石充填液冲刷PRD泥饼实验。本实验方法通过设计密闭釜体，可以实现模拟现场砾石充填过程中不同充填速度、不同充填压差、不同充填液砂比对泥饼抗冲刷的影响，以指导优选合适钻井液及充填参数，本实验方法简单，成本低，能够较好的模拟现场施工作业环境，应用前景良好。

说明书

技术领域

本发明属于石油天然气等资源的完井工程领域，具体涉及一种砾石充填完井防砂泥饼抗冲刷性能的实验方法，可以考察钻井液泥饼的承压及抗冲刷能力。

背景技术

完井是产层和井筒之间形成有效通道的措施。对于低渗储层水平井是油气藏有效开发的主要模式，水平井完井技术直接影响油气井产能和后期投入措施，而对于胶结疏松或出砂严重的储层，一般应采用砾石充填完井方法，以满足生产井壁稳定和防砂的需要。砾石充填完井防砂作业过程中，含有陶粒的充填液会冲刷破坏井壁形成的泥饼，从而导致井漏。水平井水平段越长，砾石充填量越大，充填时间越长，对井壁形成的泥饼破坏就越大。砾石充填过程中一旦发生井漏，容易造成提前脱砂，导致充填失败。

目前国内外还没有针对砾石充填过程中泥饼抗冲刷性能研究的实验方法，急需建立一种研究砾石充填完井防砂泥饼抗冲刷性能的实验方法，可以实现模拟现场砾石充填过程中不同充填速度、不同充填压差、不同充填液砂比对泥饼抗冲刷性能的影响，以指导优选合适钻井液及充填参数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种研究砾石充填完井防砂泥饼抗冲刷性能的实验方法，通过设计密闭釜体，可以实现模拟现场砾石充填过程中不同充填速度、不同充填压差、不同充填液砂比对泥饼抗冲刷的影响，以指导优选合适钻井液及充填参数。

为实现上述发明的目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种研究砾石充填完井防砂泥饼抗冲刷性能的实验方法，包括以下步骤：

（1）钻井液滤失造壁实验：向釜体内加入钻井液，通过恒压泵控制釜体压力，釜体内转子转动带动钻井液转动，同时釜体内加热套加热钻井液，在滤液出口处放好量筒，经过一段时间钻井液在釜体内岩心端面形成泥饼。

（2）不同充填速度对砾石充填液冲刷PRD泥饼实验：在（1）实验基础上，泄压，倒掉釜体内钻井液，不取出岩心，加入砾石充填液，同时加压，改变转子转速，记录一定时间内滤液出口处量筒滤液体积，可以得到不同转子转速下岩心端面面积的漏失速率。

（3）不同充填液砂比对砾石充填液冲刷PRD泥饼实验：在（1）实验基础上，泄压，倒掉釜体内钻井液，不取出岩心，加入不同砂比的砾石充填液，同时加压，转子以一定速度转动，记录一定时间内滤液出口处量筒滤液体积，可以得到不同充填液砂比下岩心端面面积的漏失速率。

（4）不同充填压差对砾石充填液冲刷PRD泥饼实验：在（1）实验基础上，泄压，倒掉釜体内钻井液，不取出岩心，加入砾石充填液，转子以一定速度转动，改变釜体压力，记录一定时间内滤液出口处量筒滤液体积，可以得到不同充填压差下岩心端面面积的漏失速率。

不同充填速度与转子转速对应关系：釜体内转子以不同转速N转动，釜体内转子又带动砾石充填液转动，砾石充填液获得一个切向速度N•πd，砾石充填液以这个切向速度冲刷釜体岩心夹持器岩心端面泥饼，从而建立了充填速度V与转子转速的关系（V=N•πd）。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一套完整的研究砾石充填完井防砂泥饼抗冲刷的实验方法，方法简单，成本低，能够较好的模拟现场施工作业环境；应用前景良好，能用于评价不同充填速度、不同充填压差、不同充填液砂比对泥饼抗冲刷性能的影响。

附图说明

图1为本发明实施例的实验装置示意图。

图中：1—釜体；2—加压装置；3—恒压泵；4—回压泵；5—围压泵；6—量筒；7—数显传感器；8—氮气瓶；9—岩心夹持器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，附图和实例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。

实施例1

某水平井垂深1350m，储层压力系数衰竭至0.50，储层温度80℃，215.9mm井眼水平段1000m，需要在215.9mm井眼水平段进行裸眼砾石充填作业，PRD钻井液密度1.04g/cm³。设计充填液密度1.09g/cm³，充填作业时间7h。由于储层存在压力衰竭，通过压力系数、携砂液密度、垂深计算得到砾石充填过程中井底压力7.81MPa。施工过程中设计充填速度1000L/min，则井眼单位截面积充填液速度为27.33m/min，即要求实验时转子切向速度为27.33m/min，通过计算转子转速为96.70r/min。设计携砂液砂比为0.5。

实验时选取地层岩心两块置于岩心夹持器9中，釜体1注入PRD钻井液，釜体1加热套通电加热至温度为80℃，釜体1加压至7.15MPa，经过4h高压滤失实验后，泄压，不取出岩心，岩心端面形成泥饼。

（1）考察不同充填压差在施工过程中对钻井液形成的泥饼造成冲刷漏失的影响，选取充填压力7.50MPa、7.75MPa、8.00MPa三个压力值。在釜体1内注入砂比为0.5的砾石充填液，转子转速设置为96.70r/min，釜体1温度加热至80℃，对釜体1加压至7.50MPa，每隔5min记录量筒6滤失量，经过7h结束实验，即可得到7h内岩心滤失速度。实验结束后，釜体1压力设置为7.75MPa、8.00MPa重复上面实验。

（2）考察不同充填速度在施工过程中对钻井液形成的泥饼造成冲刷漏失的影响，选取800L/min、1000L/min、1200L/min三个充填速度。在釜体1内注入砂比为0.5的砾石充填液，釜体1温度加热至80℃，转子转速设置为77.36 r/min，每隔5min记录量筒6滤失量，经过7h结束实验，即可得到7h内岩心滤失速度。实验结束后，转子转速设置为96.70r/min、116.04r/min重复上面实验。

（3）考察不同充填液砂比在施工过程中对钻井液形成的泥饼造成冲刷漏失的影响，选取砂比为0.5、0.8、1.0充填液。在釜体1内注入砂比为0.5的砾石充填液，釜体1温度加热至80℃，转子转速设置为96.70 r/min，每隔5min记录量筒6滤失量，即可得到7h内岩心滤失速度。实验结束后，注入砂比为0.8、1.0充填液重复上面实验。

经试验，该实验可以较准确的评价砾石充填过程中充填液对钻井液形成泥饼的冲刷程度，可以实现模拟现场砾石充填过程中不同充填压差、不同充填液砂比、不同充填排量对泥饼的影响，以指导优选合适钻井液及充填参数。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。