CN105064989A - 用于观测井内工作流体封堵地层形式的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于观测井内工作流体封堵地层形式的方法，包括步骤：(1)用第一工作流体驱替岩心试样，稳定后，换用封堵型工作流体反向驱替，以此模拟封堵过程；(2)封堵过程结束，取岩心试样，利用显微镜观察封堵型工作流体在岩心试样中的封堵形式；(3)再用第一工作流体正向驱替岩心试样至稳定，以此模拟返排过程；(4)反排过程结束，取岩心试样，利用显微镜观察第一工作流体和残余封堵型工作流体在岩心试样中相互存在和堆积形式；其中第一工作流体为水相或油水两相的混合。该方法模拟实际井下作业的封堵过程，便于快速观察岩心试样中相应流体的封堵形式，为现场了解某一种工作流体的封堵形式和原理提供有价值的参考。

Description

用于观测井内工作流体封堵地层形式的方法

技术领域

本发明涉及石油工程领域。

背景技术

油气井工作流体在钻井、修井等作业环节中具有重要作用，并被形象的喻为钻井、修井环节的“血液”。封堵型钻井工作流体作为钻井工作流体的一个重要分支，广泛应用于钻井过程中的防漏堵漏、完井过程中储层保护、修井过程中稳油控水等领域。然而，各种封堵型油气井工作流体在现场应用过程中，其封堵形式和原理也不同，其性能良莠不齐，用效果不一。因此，现场迫切需要了解一种油气井工作流体的封堵形式和封堵原理，以此了解油气井工作流体的适用性。然而，目前关于封堵性工作流体的封堵形式，几乎都是建立或套用各种假想的封堵模型，如理想填充理论、三分之一填充理论、三分之二架桥理论、降低压差较少漏失理论等，室内评价方法往往是通过实验测量柱塞中流体压力、流量等参数变化，而直接推测封堵流体封堵形式。这种研究方式，其结果说服力很有限，且始终无法满足封堵形式观察的直观性要求，所以，迫切需要一种可以直接能够观察到油气井工作流体封堵地层形式的方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种观测井内工作流体封堵地层形式的方法。

本发明一种用于观测井内工作流体封堵地层形式的方法，其特征在于，包括步骤：

(1)用第一工作流体驱替岩心试样，稳定后，换用封堵型工作流体反向驱替，以此模拟封堵过程；

(2)封堵过程结束，取岩心试样，利用显微镜观察封堵型工作流体在岩心试样中的封堵形式；

(3)再用第一工作流体正向驱替岩心试样至稳定，以此模拟返排过程；

(4)反排过程结束，取岩心试样，利用显微镜观察第一工作流体和残余封堵型工作流体在岩心试样中相互存在和堆积的形式；

所述第一工作流体为水相或油水两相的混合。

进一步的，所述第一工作流体的各液相和封堵型工作流体分别盛放于各自的中间容器，岩心试样置于试样容器内，通过一驱压装置将中间容器内流体驱入所述试样容器、通过所述岩心试样、并流出试样容器。

进一步的，所述试样容器具有分别能够用于流体进出的两个出入口，所述中间容器分别与两个出入口相连，且两个出入口还分别连接输出管道，工作时，选择一个出入口与中间容器连通，另一个出入口与输出管道连通，来控制流体的驱替方向。

进一步的，步骤(1)和(3)用第一工作流体驱替岩心试样时，岩心试样的围压为实际地层上覆岩层压力，驱压装置的驱压为实际井筒内液柱压力，回压为0.5Mpa。

进一步的，步骤(1)中封堵型工作流体反向驱替岩心试样的持续时间为4.5-5.5h。

进一步的，步骤(2)利用显微镜所观察的封堵形式包括封堵型工作流体在岩心试样的孔隙、裂缝间的存在形式、堆积方式、填充粒径中的一种或多种。

进一步的，通过移动双光源在岩心试样任意观察面补光，显微镜5～20倍观察。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

1.本发明的方法，模拟实际井下作业的封堵过程，便于快速观察岩心试样中相应流体的封堵形式，为现场了解某一种工作流体的封堵形式和原理提供有价值的参考。

2.封堵型工作流体工作前，利用第一工作流体正向驱替，有利于保证观察结果的准确、可靠，工作后也利用第一工作流体正向驱替，有利于清除封堵型工作流体的影响，为下次使用做准备。

3、通过驱压装置将中间容器内流体驱入岩心试样，操作方便、快捷，观察时将岩心试样从试样容器取出即可。

尤其第一工作流体的各液相和封堵型工作流体分别盛放于各自的中间容器，可避免一个中间容器更换不同流体使用的繁琐，以及更换后流体与残留的更换前流体混合进而影响模拟实验效果的问题。

4、设置中间容器分别与试样容器的两个出入口相连，且两个出入口还分别连接输出管道，工作时，选择一个出入口与中间容器连通，另一个出入口与输出管道连通，即可以较为简化的连接结构方便的实现对流体驱替方向的控制。

5、控制步骤(1)和(3)用第一工作流体驱替岩心试样时，岩心试样的围压为实际地层上覆岩层压力，驱压装置的驱压为实际井筒内液柱压力，回压为0.5Mpa，另外步骤(1)中封堵型工作流体反向驱替岩心试样的持续时间为4.5-5.5h，分别可以更为真实的模拟实际钻井堵漏或者修井堵水过程。

6、观测时观察封堵型工作流体在岩心试样的孔隙、裂缝间的存在形式、堆积方式、填充粒径中的一种或多种，可从不同方向、不同程度了解相应流体的封堵情况。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明方法所用井下作业模拟装置的结构示意图；

图2是本发明方法模拟钻井堵漏中封堵过程观测到的照片；

图3是本发明方法模拟钻井堵漏中反排过程观测到的照片；

图4是本发明方法模拟修井中封堵过程观测到的照片；

图5是本发明方法模拟修井中反排过程观测到的照片；

其中：2、中间容器，22、输入管道，24、输出管道；

4、试样容器，42、进口总管，43、入口管道，44、入口管道，45、入口管道，46、入口管道，47、出入口，48、出入口；

82、四通阀，84、回压阀；

32、精密恒流泵，34、回压泵，36、出口管，38、围压泵；

92、阀门，95、阀门，97、阀门，99、阀门，93、阀门，96、阀门，98、阀门，90、阀门，91、阀门，94、阀门；

1、岩心试样。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

参见图1-3，一种用于观测井内工作流体封堵地层形式的方法，具体是用于模拟钻井堵漏过程中的封堵观测，包括步骤：

(1)用第一工作流体驱替岩心试样1，稳定后，换用封堵型工作流体反向驱替，以此模拟封堵过程。

(2)封堵过程结束，取岩心试样1，利用显微镜观察封堵型工作流体在岩心试样1中的封堵形式。

(3)再用第一工作流体正向驱替岩心试样1至稳定，以此模拟返排过程。

(4)反排过程结束，取岩心试样1，利用显微镜观察第一工作流体和残余封堵型工作流体在岩心试样1中相互存在和堆积的形式。

第一工作流体为水相，本实施例中具体为清水。

封堵型工作流体为绒囊工作液。

具体的，本实施例方法使用一种井下作业模拟装置，包括三个用于盛放流体的中间容器2，以及具有两个分别与中间容器2连通的出入口47、48的试样容器4，试样容器4中容置有岩心试样1。此外井下作业模拟装置还包括能够将中间容器2中流体由任一个出入口驱入试样容器4、通过岩心试样1、并由另一个出入口流出试样容器4的驱压装置。

中间容器2分别用于盛放封堵型工作流体、水相和油相。中间容器2连接有输入管道22和输出管道24，三个中间容器2的输入管道22通过一四通阀82与同一个驱压装置相连，驱压装置具体为精密恒流泵32。三个中间容器2的输出管道24则通过一四通阀82与试样容器4的进口总管42相连，并且进口总管42进一步通过入口管道43和入口管道44分别与试样容器4的出入口47、出入口48相连。试样容器4的出入口47和出入口48还分别连接出口管道45、46，两出口管道汇聚通过一回压阀84通过一个回压阀84连接一回压泵34和一出口管36。

其中，岩心试样1置于试样容器4内，连接一围压泵38，以保证密封。围压泵38和回压泵34具体分别可以选择手动围压泵和手动回压泵。

三个中间容器2的输入管道22和输出管道24上分别都设有通断控制装置，入口管道43、入口管道44、出口管道45和出口管道46上也分别设有通断控制装置。通断控制装置具体可以是阀门。

工作时，具体的，于步骤(1)开始前，先在用于容纳水相的中间容器2里装满清水，在用于容纳封堵型工作流体的中间容器2中装满绒囊工作液，将直径为38mm的岩心柱塞作为岩心试样1置于试样容器4内，试样容器4具体为岩心夹持器，再按照图1所示方式连接井下作业模拟装置。

步骤(1)中，第一工作流体正向驱替：精密恒流泵32设置驱压为实际井筒内液柱压力，本实施例中具体为5MPa，手动围压泵设置为实际地层上覆岩层压力围压，本实施例中具体为10MPa，手动回压泵设置回压0.5MPa，打开阀门92、阀门95、阀门97、阀门99，其他阀门关闭。启动精密恒流泵32，清水从所在中间容器2依次经由进口总管42、入口管道43和出入口47进入试样容器4，并通过岩心试样1后经出入口48流出试样容器4，最后由出口管道46到达回压阀84并经出口管36排出。待出入口形成稳定的流体后，停泵。

封堵型工作流体反向驱替：打开阀门93、阀门96、阀门98、阀门90，其他阀门关闭。围压、回压及驱压均不变，启动精密恒流泵32，连续驱替5h。具体的，绒囊工作液从所在中间容器2依次经由进口总管42、入口管道44和出入口48进入试样容器4，并通过岩心试样1后经出入口47流出试样容器4，最后由出口管道45到达回压阀84并经出口管36排出。

步骤(2)中，取岩心试样1要快速，取出后放置于显微镜载物台上，通过移动双光源在岩心柱塞任意观察面补光，调节显微镜观察倍数到10倍，观测包括柱塞孔隙、裂缝间的存在形式、堆积方式、填充粒径在内的封堵形式相关的信息和参数。优选的，可将显微镜连接计算机终端，方便在计算机终端进行观测，并最终以照片或者视频方式保存观察效果图，如图2。

步骤(3)中，同步骤(1)方法用清水再次正向驱替岩心柱塞。

步骤(4)采用同步骤(2)的观察方法，观察第一工作流体和残余封堵型工作流体在岩心试样1中相互存在和堆积的形式，得到如图3所示的观察效果图。

最后对实验结果进行分析，从图2～3可以看出，绒囊工作液在岩心柱塞孔隙中以大小不同的泡沫状存在，部分地方绒囊钻井液泡沫紧密堆积，说明绒囊可以根据孔隙大小，自动匹配漏失通道。

实施例2

如图1、4-5所示，一种用于观测井内工作流体封堵地层形式的方法，具体是用于模拟修井过程中的封堵观测，与实施例1的区别在于：第一工作流体为油水两相的混合，本实施例中具体为煤油和清水的混合，清水用于模拟实际修井过程中的出水。

工作时，于步骤(1)开始前，在用于容纳油相的中间容器2里装满煤油，在用于容纳水相的中间容器2里装满清水，在用于容纳封堵型工作流体的中间容器2中装满绒囊工作液。

步骤(1)中，第一工作流体的正向驱替是打开阀门91、阀门92阀门94、阀门95，阀门97、阀门99，其他阀门关闭来实现。

步骤(2)观测所得效果图见图4。

步骤(3)中，同步骤(1)方法用煤油与清水的混合再次正向驱替岩心柱塞。

步骤(4)模拟观察反排生产中产油产水效果以及油水和绒囊工作液在岩心试样1中相互存在和堆积的形式，所得效果图见图5。

最后对本实施例实验结果进行分析，从图4～5可以看出，绒囊工作液在岩心柱塞孔隙中以大小不同的泡沫状存在，部分地方绒囊钻井液泡沫紧密堆积，说明绒囊可以根据孔隙大小，自动匹配漏失通道。

需要说明的是，本发明所述正向、反向仅表示方向相对，不对发明本身构成构成限制。绒囊工作液，可采用本行业通用的试剂，具体本发明实施例1-2中使用的是北京力会澜博能源技术有限公司生产的绒囊工作液。精密恒流泵32、手动围压泵、手动回压泵分别选用本行业通用的装置即可，具体本发明实施例1-2中选用的是精密恒流泵32(0～9.9mL/min，驱压0～10MPa)、手动围压泵(0MPa～20MPa)、手动回压泵(0～2.5MPa)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于观测井内工作流体封堵地层形式的方法，其特征在于，包括步骤：

(1)用第一工作流体驱替岩心试样，稳定后，换用封堵型工作流体反向驱替，以此模拟封堵过程；

(2)封堵过程结束，取岩心试样，利用显微镜观察封堵型工作流体在岩心试样中的封堵形式；

(3)再用第一工作流体正向驱替岩心试样至稳定，以此模拟返排过程；

(4)反排过程结束，取岩心试样，利用显微镜观察第一工作流体和残余封堵型工作流体在岩心试样中相互存在和堆积的形式；

所述第一工作流体为水相或油水两相的混合。

2.根据权利要求1所述的用于观测井内工作流体封堵地层形式的方法，其特征在于：所述第一工作流体的各液相和封堵型工作流体分别盛放于各自的中间容器，岩心试样置于试样容器内，通过一驱压装置将中间容器内流体驱入所述试样容器、通过所述岩心试样、并流出试样容器。

3.根据权利要求2所述的用于观测井内工作流体封堵地层形式的方法，其特征在于：所述试样容器具有分别能够用于流体进出的两个出入口，所述中间容器分别与两个出入口相连，且两个出入口还分别连接输出管道，工作时，选择一个出入口与中间容器连通，另一个出入口与输出管道连通，来控制流体的驱替方向。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于观测井内工作流体封堵地层形式的方法，其特征在于：步骤(1)和(3)用第一工作流体驱替岩心试样时，岩心试样的围压为实际地层上覆岩层压力，驱压装置的驱压为实际井筒内液柱压力，回压为0.5Mpa。

5.根据权利要求4所述的用于观测井内工作流体封堵地层形式的方法，其特征在于：步骤(1)中封堵型工作流体反向驱替岩心试样的持续时间为4.5-5.5h。

6.根据权利要求4所述的用于观测井内工作流体封堵地层形式的方法，其特征在于：步骤(2)利用显微镜所观察的封堵形式包括封堵型工作流体在岩心试样的孔隙、裂缝间的存在形式、堆积方式、填充粒径中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的用于观测井内工作流体封堵地层形式的方法，其特征在于：通过移动双光源在岩心试样任意观察面补光，显微镜5～20倍观察。