一种确定钻井挤注堵漏浆作业憋压候堵时长的方法

本发明涉及油气钻井及开发，具体为一种确定钻井挤注堵漏浆作业憋压候堵时长的方法。

背景技术：

1、裂缝性致密储层往往发育有裂缝，这些裂缝会导致工作液漏失，造成储层损害，井漏已经成为阻碍致密储层安全高效钻开与油气井高产的关键难题。

2、采用堵漏材料封堵裂缝形成的封堵层能有效控制工作液漏失、提高地层承压能力。然而在裂缝性致密储层的堵漏作业中，很可能会发生堵漏浆返吐的现象，使得堵漏作业失败，浪费资源延误工期，返吐是封堵作业结束、井筒降压后封堵层被缝内流体反向流动冲刷失效，最终缝内流体返回井筒的过程，目前预防返吐的思路是从提高封堵层的承压能力出发，筛选承压能力强的堵漏材料，以降低其被反向推动导致失效的概率。这对封堵材料的要求很高，导致堵漏成本高。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明基于长期试验发现，不同堵漏材料形成有效封堵层的时间不同，纵然各堵漏材料所形成的封堵层的承压能力相同，但形成封堵层时间长者返吐概率更低，即堵漏浆返吐的现象与挤注作业中憋压候堵时长有关，憋压候堵时长越长则返吐概率越低，但憋压候堵时长增加会导致施工成本增加，因此，确定合适的憋压候堵时长很有必要。本发明的目的就是提供一种确定钻井挤注堵漏浆作业憋压候堵时长的方法。

2、为了实现上述目的，本发明的具体方案如下：

3、一种确定钻井挤注堵漏浆作业憋压候堵时长的方法，包括如下步骤：

4、s1、获取漏失井段的地层地质参数和钻井施工参数，包括憋压初始时刻裂缝前端流体压力、原地条件下地层渗透率、地层孔隙流体压力、堵漏浆粘度、压力衰减距离、堵漏浆的液体压缩系数、裂缝宽度等参数；

5、s2、结合步骤s1获取的参数确定裂缝封堵后裂缝前端流体压力-时间关系式，根据关系式可以确定裂缝前端压力变化过程，即裂缝前端流体压力消散过程；

6、裂缝前端流体压力-时间关系式为：

7、

8、式中：pl(t)为憋压候堵时长t时裂缝前端流体压力，mpa；p0为憋压初始时刻裂缝前端压力，mpa；pi为地层孔隙流体压力，mpa；k为原地条件下地层渗透率，md；μ为堵漏浆粘度，mpa·s；xd为压力衰减距离，mm；cd为堵漏浆的液体压缩系数，mpa-1；h为裂缝宽度，mm；t为憋压候堵时长，min；

9、s3、通过钻井施工参数获取钻井液循环时的漏失层位的井筒压力；

10、s4、分析钻井液循环时封堵层的受力情况，确定使封堵层反向封堵失效的最低裂缝前端流体压力；

11、s5、利用步骤s2获得的裂缝前端流体压力-时间关系式确定裂缝前端流体压力下降至使封堵层反向封堵失效的最低裂缝前端流体压力的时长，以此时长作为临界憋压候堵时长；当憋压候堵时长大于临界憋压候堵时长时，不发生返吐。

12、本发明中，裂缝前端流体压力-时间关系式的推导过程如下：

13、请参考图2，图2是裂缝封堵层受力模型，图中，1为漏失层位处与井筒相连的流体；2为裂缝封堵层；3为裂缝前端流体。在裂缝封堵层与裂缝壁面构成的封闭空间内，其流体压力(裂缝前端流体压力)通过释放弹性能量驱动堵漏浆滤液向地层扩散，设流量为q，根据达西公式，则t时刻的流量：

14、

15、若经过t时间，累计的流出体积为：

16、

17、又根据液体压缩公式

18、

19、结合公式(1)、公式(2)、公式(3)得：

20、

21、两边同时求导：

22、

23、解得

24、

25、初始条件为：

26、

27、将式(7)代入式(6)解得：

28、

29、将式(8)代入式(1)得：

30、

31、又根据裂缝形状可近似得出，其体积为

32、

33、因此

34、

35、式中，cd为堵漏浆的弹性压缩系数，mpa-1；vl为流体的体积，mm3；dvl为压力改变dp时相应液体体积的变化量，mm3，vo为裂缝前端流体体积，mm3；a为与裂缝前端流体接触的裂缝面内表面积，mm2。

36、在本发明的一种实施方式中，还包括确定封堵层的反向承压能力pf，基于当裂缝前端流体压力pl(t)降低到pf与p1之和时，刚好可以不发生返吐，因此，可以以裂缝封堵层反向承压能力pf、钻井液循环时的漏失层位的井筒压力p1之和作为使裂缝封堵层反向封堵失效的最低裂缝前端流体压力。

37、在本发明的一种实施方式中，不确定封堵剂的反向承压能力pf以降低测试成本，即忽略封堵层的反向承压压力，因此，可以以钻井液循环时的漏失层位的井筒压力p1作为使裂缝封堵层反向封堵失效的最低裂缝前端流体压力。

38、本发明中，由裂缝前端流体压力-时间关系式可知，憋压候堵时长的起点对于确定憋压初始时刻裂缝前端压力(压力随时间变化而降低)和憋压候堵时长具有重要影响，进而对计算结果带来重大影响，本发明提供了几种确定憋压候堵时长的起点的方式。

39、对于颗粒类封堵材料而言，颗粒材料以架桥的方式形成封堵层，封堵层形成时间快，形成封堵层时裂缝前端流体压力与漏失层位井筒压力相近，因此，可以以井口关闭作为憋压候堵时长的起点，以此时漏失层位井筒压力作为憋压初始时刻裂缝前端压力。

40、对于凝胶类堵漏材料而言，凝胶挤入裂缝后将井筒和裂缝内的流体分隔开来，但裂缝中的凝胶需要一定时间才能形成具有足够强度的封堵层，在凝胶形成的封堵层的强度不足时，井筒内流体仍然会推动凝胶向裂缝中移动，从而对裂缝内流体补充压力，直至凝胶强度足够时封堵层停止移动，对于此类物质，需要采用包括如下步骤的方式来确定其憋压初始时刻：

41、b1、测定凝胶在裂缝条件下的不同时间的正向承压能力，得到凝胶封堵层正向承压能力-时间关系式p2(t)；

42、b2、基于当漏失层井筒压力降低至裂缝前端流体压力pl(t)与凝胶封堵层正向承压能力p2(t)之和时，刚好达到受力平衡，不移动，在形成正向封堵之前，封堵层会向裂缝前沿移动；以漏失层位井筒压力与凝胶封堵层正向承压能力之差等于裂缝前端流体压力时刻作为憋压候堵时长的起点。

43、与现有技术相比，具有以下优点：

44、本发明提供一种确定钻井挤注堵漏浆作业憋压候堵时长的方法，其能够获得预测防止返吐的最低憋压候堵时长，对于降低堵漏作业的返吐问题和施工成本具有积极意义。

技术特征：

1.一种确定钻井挤注堵漏浆作业憋压候堵时长的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的确定钻井挤注堵漏浆作业憋压候堵时长的方法，其特征在于，以钻井液循环时的漏失层位的井筒压力作为使裂缝封堵层反向封堵失效的最低裂缝前端流体压力。

3.根据权利要求1所述的确定钻井挤注堵漏浆作业憋压候堵时长的方法，其特征在于，还包括确定封堵层的反向承压能力，以裂缝封堵层反向承压能力、钻井液循环时的漏失层位的井筒压力之和作为使裂缝封堵层反向封堵失效的最低裂缝前端流体压力。

4.根据权利要求1所述的确定钻井挤注堵漏浆作业憋压候堵时长的方法，其特征在于，裂缝封堵的材料为颗粒类堵漏材料，以井口关闭作为憋压候堵时长的起点，以井口关闭时漏失层位井筒压力作为憋压初始时刻裂缝前端压力。

5.根据权利要求1所述的确定钻井挤注堵漏浆作业憋压候堵时长的方法，其特征在于，裂缝封堵的材料为凝胶类堵漏材料，确定其憋压初始时刻的方法包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种确定钻井挤注堵漏浆作业憋压候堵时长的方法，属于油气钻井及开发技术领域，包括获取漏失井段的地层地质参数和钻井施工参数；确定裂缝封堵后裂缝前端流体压力‑时间关系式；获取钻井液循环时的漏失层位的井筒压力；分析钻井液循环时裂缝封堵层的受力情况，确定使裂缝封堵层反向封堵失效的最低裂缝前端流体压力；利用裂缝前端流体压力‑时间关系式确定裂缝前端流体压力下降至使封堵层反向封堵失效的最低裂缝前端流体压力的时长，作为临界憋压候堵时长；当憋压候堵时长大于临界憋压候堵时长时，不发生返吐。本发明提供一种确定钻井挤注堵漏浆作业憋压候堵时长的方法，对于降低堵漏作业的返吐问题具有积极意义。

技术研发人员：康毅力,周宁,许成元,马成林,李前贵
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24