CN113029793B - 一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法，包括岩心柱试样制作、包裹岩心柱试样、装载岩心柱试样等步骤，再从岩心柱试样的上方对岩心柱试样施压，并利用高速摄像机从筒体侧面记录岩心柱试样的裂缝开启的过程。本发明提供的一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法，在对岩心柱施加侧向围压的作用下，模拟流体压裂硬脆性泥页岩的过程，使岩心柱内部裂缝开启，为研究不同压力和不同流体作用下的硬脆性泥页岩裂缝开启速度和规律提供指导，对于确定钻井过程井漏速度和选择堵漏材料粒径以及实现钻井过程中高效堵漏具有重要意义。

Description

一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法
技术领域
本发明涉及油气钻探领域，具体涉及一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法。
背景技术
在油气钻井工程中，井壁不稳定(又称井壁失稳、井塌)是经常遇到的井下复杂情况。随着油气钻探领域不断拓展，钻遇地层日趋复杂，井壁稳定性问题更加突出。值得注意的是，由于泥页岩地层中黏土矿物的水化作用，使泥页岩地层井壁稳定性问题更加复杂，并且更为常见。油气井钻遇地层中约75％为泥页岩地层，约90％井壁不稳定复杂情况发生在泥页岩地层，特别是复杂深层硬脆性泥页岩地层。硬脆性泥页岩地层在应力和流体作用下剥落、掉块导致扩径，或因钻井液密度过高压裂地层导致泥页岩地层内部裂缝开启、钻井液严重井漏等。
针对软泥岩膨胀的模拟，已有大量方法和检测仪器设备，例如常温泥页岩膨胀量测定仪和高温高压泥页岩膨胀量测定仪等仪器设备，但关于硬脆性泥页岩裂缝开启与闭合模拟方法的报道较少。现有的方法是直接将岩心浸泡在烧杯中观察裂缝扩展过程，但这种方法没有考虑地层围压、流体和压裂作业等影响，所得的裂缝开启速度是不合理的，总而言之，现有的用于模拟硬脆性泥页岩裂缝开启的装置，无法有效研究不同压力和不同流体作用下的硬脆性泥页岩裂缝开启速度和规律，进而导致钻井过程井漏速度难以确定和选择堵漏材料粒径缺乏有效指导。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法，用以解决现有用于模拟硬脆性泥页岩裂缝开启的装置无法有效研究不同压力和不同流体作用下的硬脆性泥页岩裂缝开启速度和规律的问题。
本发明提供一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法，该方法包括以下步骤：
岩心柱试样制作；
包裹岩心柱试样：岩心柱套和岩心柱试样的接触面上涂抹透明硅胶，通过透明硅胶将岩心柱套固定包裹在岩心柱试样周围，并岩心柱套上端的环形凹槽内嵌设第一密封圈；
装载岩心柱试样：将包裹有岩心柱试样的岩心柱套装载于筒体的下空腔，直至述岩心柱套的环形凸缘抵触于所述筒体的凸台的下表面；
安装底座：将底座旋转装入透明筒体下端，并对岩心柱试样和岩心柱套施加作用力，使岩心柱套上端的第一密封圈变形密封；
安装岩心柱试样周向加压装置：将若干个若干个弹簧列周向设置于所述岩心柱套和所述下空腔对应的筒体的筒壁之间，若干个所述压帽列分别设置于若干个所述弹簧列上；
装载测试流体：从筒体上方的上空腔加入测试流体；
安装岩心柱试样上方施压装置；
安装压力表：将压力表安装于上盖上，且压力表与下空腔连通，直至压力表的压力感应端延伸至筒体的测试流体内；
从岩心柱试样的上方对岩心柱试样施压，并利用高速摄像机从筒体侧面记录岩心柱试样的裂缝开启的过程。
优选地，所述安装岩心柱试样上方施压装置包括以下步骤：
将活塞装入上空腔，且所述活塞侧壁与所述筒体的筒壁抵触；
将上盖旋拧在筒体上端；
旋转杆先穿过所述上盖的中部，再与所述活塞螺纹固定连接；
所述从岩心柱试样的上方对岩心柱试样施压具体包括以下步骤：
转动旋转杆推动活塞向下运动，挤压测试流体，使测试流体在压力作用加速向岩心柱试样内部渗透，直至测试流体岩心柱试样劈开。
优选地，所述安装岩心柱试样上方施压装置包括以下步骤：
将旋转杆取出，并用堵头封堵上盖的中部用于穿设旋转杆的穿孔；
于所述上盖上安装上气阀；
设置压力源；
将气阀的两端分别与筒体的上空腔和所述压力源相连通；
所述从岩心柱试样的上方对岩心柱试样施压具体包括以下步骤：
启动压力源，将压力源内的氮气通入至活塞上部的筒体的上空腔，氮气气压增大，推动活塞向下运动，挤压测试流体，使测试流体在压力作用加速向岩心柱试样内部渗透，直至测试流体岩心柱试样劈开。
优选地，所述岩心柱试样制作包括：利用硬脆性泥页岩样本钻芯取样获得岩心柱试样或者制作成含有该岩心块的岩心柱试样。
优选地，所述安装岩心柱试样周向加压装置包括以下步骤：
首先，若干复位弹簧从筒体的筒壁的压帽孔一一插入形成弹簧列；
然后，将压帽旋拧在筒体的筒壁的压帽孔中，并对复位弹簧产生挤压力形成压帽列。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明公开了一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法，包括以下主要步骤：岩心柱试样制作、岩心柱套的下端周向包裹岩心柱试样并装载于岩心柱试样装载容器内，岩心柱试样周向加压装置对岩心柱试样施加侧向围压，岩心柱试样上方施压装置从岩心柱试样的上方对岩心柱试样施加压力作用，测试流体在压力作用下，向岩心柱试样的内部渗透，以实现模拟岩心柱内部裂缝逐渐开启的过程。本发明提供的一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法，在对岩心柱施加侧向围压的作用下，模拟流体压裂硬脆性泥页岩的过程，使岩心柱内部裂缝开启，可用以测量钻井过程中硬脆性泥岩内裂缝开启的速度，为研究不同压力和不同流体作用下的硬脆性泥页岩裂缝开启速度和规律提供指导，对于确定钻井过程井漏速度和选择堵漏材料粒径以及实现钻井过程中高效堵漏具有重要意义。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的硬脆性泥页岩裂缝开启模拟装置的外部结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的硬脆性泥页岩裂缝开启模拟装置中应用活塞加压装置时的内部剖视图；
图3为本发明实施例1提供的硬脆性泥页岩裂缝开启模拟装置中应用气阀加压装置时的内部剖视图；
图4为本发明实施例1提供的筒体的剖面图；
图5为本发明实施例1提供的岩心柱套的外部结构示意图；
图6为本发明实施例1提供的由岩心块处理得到的岩心柱试样的的剖视图。
具体实施方式
实施例1
实施例1提供一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟装置，下面对其结构进行详细描述。
参考图1至图3，该硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法包括岩心柱试样装载容器、岩心柱试样周向加压装置和岩心柱试样上方施压装置。
其中，该岩心柱试样为圆柱体，其来源于硬脆性泥页岩，在试验之前，需要对硬脆性泥页岩进行试样处理，如果硬脆性泥页岩样本的体积足够大，那么一种优选地方式是，对该硬脆性泥页岩进行钻芯取样，获得圆柱体的岩心柱作为岩心柱试样6。如果硬脆性泥页岩样本非常小，只能获取岩心块100，那么实验前需要对该岩心块100进行浇筑形成包含有该岩心块100的圆柱体的岩心柱试样6，且该尺寸大小与钻芯取样获得的岩心柱试样6相同，如图6所示。
参考图4，岩心柱试样装载容器包括筒体1、上盖2和底座3，上盖2和底座3分别设置于筒体1的顶端和底端。
其中，筒体1为两端开口的透明套筒，由耐高压的透明管加工，筒体1内的中上部设置有一圈凸台10，凸台10对应的筒体1内部空间为中空腔12，中空腔12将筒体1内部空间分为位于上部的上空腔11和位于下部的下空腔13。
为了实时观测筒体1内部的压力，上盖2设置有压力表21，压力表21与下空腔13连通。
参考图5，岩心柱试样周向加压装置包括岩心柱套41、若干个弹簧列42、若干个压帽列43和第一密封圈44，
岩心柱套41为中空圆柱体，岩心柱套41的顶端设置有环形凸缘。
岩心柱套41的下端为透明的，若干个弹簧列42周向设置于岩心柱套41和下空腔13对应的筒体1的筒壁之间，若干个压帽列43分别设置于若干个弹簧列42上。
当岩心柱套41的下端周向包裹岩心柱试样6装载于筒体1的下空腔13时，岩心柱套41的环形凸缘抵触于筒体1的凸台10。
具体地，岩心柱套41包括左套部411和右套部412，左套部411和右套部412采用耐高压透明材料加工，左套部411和右套部412对接形成岩心柱套41。
作为一种具体的实施方式，左套部411和右套部412的上端均设置有半环形凸缘410，左套部411和右套部412的下端均为半圆柱套，当左套部411和右套部412对接形成岩心柱套41时，左套部411的半环形凸缘410和右套部412的半环形凸缘410形成位于岩心柱套41的上端的完整的环形凸缘，左套部411的下端半圆柱套和右套部412的下端的半圆柱套形成位于岩心柱套41的下端的完整的圆柱形套。
相应地，弹簧列42和压帽列43的个数均为两个，每个弹簧列42包括若干个复位弹簧，两个弹簧列42分别设置于左套部411与筒体1之间的间隙以及右套部412与筒体1之间的间隙，且每个弹簧列42的复位弹簧均匀间隔设置。
每个压帽列43包括若干个压帽，两个压帽列43分别设置于两个弹簧列42上，且位于同侧的复位弹簧与压帽一一对应。
具体地，左套部411和右套部412均设置有若干个弹簧孔眼420，下空腔13对应的筒体1的筒壁两侧分别设置有若干个压帽孔130，同一侧的若干个弹簧孔眼420与若干个压帽孔130一一对应且对应的弹簧孔眼420与压帽孔130相互连通。
弹簧列42的每个复位弹簧分别设置于弹簧孔眼420和压帽孔130之间，且压帽列43的若干个压帽分别设置于同侧的若干个压帽孔130上，复位弹簧的两端分别抵触弹簧孔眼420和压帽。
需要说明的是，为了增强岩心柱套41包裹岩心柱试样6的严实程度，左套部411、右套部412和岩心柱试样6的接触面上涂抹透明硅胶，透明硅胶凝固后，具有较强的形变能力。
为了增强筒体1的凸台10与岩心柱套41的环形凸缘之间的气密性，岩心柱套41上端的环形凸缘内设置有环形凹槽，环形凹槽内嵌设有第一密封圈44。
为了实现从岩心柱试样6下方对岩心柱试样6施压，底座3与筒体1的底端通过螺纹连接。当旋转底座3时，可对岩心柱套41和岩心柱试样6施加力的作用，实现岩心柱套41紧密贴合于筒体1的凸台11下表面，有助于提高岩心柱试样6周围和上方的密封性。
在岩心柱试样6上方的中空腔12的全部和上空腔11的下部装有测试流体，具体地，该测试流体为水和钻井液。
继续参考图1至图3，岩心柱试样上方施压装置设置于筒体1的上空腔11及上盖2上，在该实施例中，包括活塞加压装置、气阀加压装置和堵头55。
活塞加压装置包括旋转杆51和活塞52。
活塞52设置于上空腔11内，且活塞52侧壁与筒体1的筒壁抵触，旋转杆51穿设于上盖2的中部与活塞52固定连接。
其中，活塞52位于测试流体上方。
为了方便旋转杆51与活塞52的拆卸，旋转杆51与活塞52之间通过螺纹连接，旋转杆51与上盖2之间通过螺纹连接。当拧动旋转杆51向内推动过程中，旋转杆51推动活塞52向下移动，进而对测试流体产生驱动压力。
为了增强活塞52与筒体1的筒壁之间的气密性，活塞52侧壁设置有第二密封圈。优选地，第二密封圈为O型密封圈。
为了操控旋转杆51的方便，旋转杆51的顶端配设有旋转柄50。
气阀加压装置包括气阀53和压力源54。
气阀53设置于上盖2，压力源54设置于硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法的外部，气阀53的两端分别与筒体1的上空腔11和压力源54相连通。当打开气阀53，通过压力源54向筒体1的上空腔11注入气体时，气体推动活塞52向下移动，进而对测试流体产生驱动压力。
在选用活塞加压装置之前，需要先将气阀53处理至关闭状态，如图2所示。在选用气阀加压装置时，需要将旋转杆51取出，并用堵头55封堵上盖2的中部用于穿设旋转杆51的穿孔，如图3所示。
当岩心柱套41的下端周向包裹岩心柱试样6并装载于筒体1的下空腔13时，岩心柱套41的环形凸缘抵触于筒体1的凸台10；
压帽在压帽孔130内旋紧过程中，两侧弹簧列42的复位弹簧受压，同时向左套部411和右套部412施压，左套部411和右套部412紧密贴于岩心柱试样6，将岩心柱试样6包裹得更为严实；
岩心柱试样上方施压装置从岩心柱试样6的上方对岩心柱试样6施加压力作用，测试流体在压力作用下，向岩心柱试样6的内部渗透，以实现模拟岩心柱内部裂缝逐渐开启的过程。
实施例2
实施例2提供一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法，采用实施例1提供的硬脆性泥页岩裂缝开启模拟装置，该方法包括以下步骤：
岩心柱试样制作：利用硬脆性泥页岩样本钻芯取样获得岩心柱试样6；
若硬脆性泥页岩样本的量足够，对该硬脆性泥页岩进行钻芯取样，获得圆柱体的岩心柱作为岩心柱试样。
包裹岩心柱试样：岩心柱套41和岩心柱试样6的接触面上涂抹透明硅胶，通过透明硅胶将岩心柱套41固定包裹在岩心柱试样6周围，并岩心柱套41上端的环形凹槽内嵌设第一密封圈44；
装载岩心柱试样：将包裹有岩心柱试样6的岩心柱套41装载于筒体1的下空腔13，直至述岩心柱套41的环形凸缘抵触于筒体1的凸台10的下表面；
安装底座：将底座3旋转装入透明筒体1下端，并对岩心柱试样6和岩心柱套41施加作用力，使岩心柱套41上端的第一密封圈44变形密封；
安装岩心柱试样周向加压装置：将若干个若干个弹簧列42周向设置于岩心柱套41和下空腔13对应的筒体1的筒壁之间，若干个压帽列43分别设置于若干个弹簧列42上。
具体地，首先，若干复位弹簧从筒体1的筒壁的压帽孔130一一插入形成弹簧列42，然后，将压帽旋拧在筒体1的筒壁的压帽孔130中，并对复位弹簧产生挤压力形成压帽列43。
装载测试流体：从筒体1上方的上空腔11加入测试流体；
安装岩心柱试样上方施压装置；
将活塞52装入上空腔11，且活塞52侧壁与筒体1的筒壁抵触；
将上盖2旋拧在筒体1上端；
旋转杆51先穿过上盖2的中部，再与活塞52螺纹固定连接；
安装压力表21：将压力表21安装于上盖2上，且压力表21与下空腔13连通，直至压力表21的压力感应端延伸至筒体1的测试流体内；
从岩心柱试样6的上方对岩心柱试样6施压，同时利用高速摄像机从筒体1侧面记录岩心柱试样6的裂缝开启的过程。
在该实施例中，从岩心柱试样6的上方对岩心柱试样6施压具体包括以下步骤：
转动旋转杆51推动活塞52向下运动，挤压测试流体，使测试流体在压力作用加速向岩心柱试样6内部渗透，直至测试流体岩心柱试样6劈开。
高速摄像机是现有技术，是一种能够以小于1/1000秒的曝光或超过每秒250帧的帧速率捕获运动图像的设备。它用于将快速移动的物体作为照片图像记录到存储介质上。录制后，存储在媒体上的图像可以慢动作播放。早期的高速摄像机使用胶片记录高速事件，但被完全使用电荷耦合器件CCD或CMOS有源像素传感器的电子设备取代，通常每秒超过1000帧记录到DRAM上，慢慢地回放研究瞬态现象的科学研究动作。
该实施例可满足无外界产生压力的压力源的情况，可用于研究硬脆性泥页岩裂缝开启速度和规律，进而可帮助研究者或者工程师选择裂缝堵塞颗粒尺寸。该操作过程简单方便，成本低，可满足室内或现场应用。
实施例3
在实施例1的基础上，实施例3对于安装岩心柱试样上方施压装置这一步骤以及从岩心柱试样6的上方对岩心柱试样6施压的步骤进行了改进，具体为：
安装岩心柱试样上方施压装置：
将旋转杆51取出，并用堵头55封堵上盖2的中部用于穿设旋转杆51的穿孔；
于上盖2上安装上气阀14；
设置压力源54；
将气阀53的两端分别与筒体1的上空腔11和压力源54相连通。
从岩心柱试样6的上方对岩心柱试样6施压具体包括以下步骤：启动压力源54，将压力源54内的氮气通入至活塞52上部的筒体1的上空腔11，氮气气压增大，推动活塞52向下运动，挤压测试流体，使测试流体在压力作用加速向岩心柱试样6内部渗透，直至测试流体岩心柱试样6劈开。
该实施例可满足有压力源如氮气时，可实现压力精确控制下研究硬脆性泥页岩裂缝开启速度，进而可帮助研究者或者工程师选择裂缝堵塞颗粒尺寸。该过程可满足室内或现场应用。
实施例4
在实施例1的基础上，实施例4对岩心柱试样制作这一步骤提出了不同的技术方案：
对于难以钻孔取芯的硬脆性泥页岩或硬脆性泥页岩样本不足时，通常只能获得岩心块100。
对于只有岩心块100的硬脆性泥页岩样本时，则实验前需要对该岩心块100进行浇筑形成包含有该岩心块100的圆柱体的岩心柱试样6，且该尺寸大小与钻芯取样获得的岩心柱试样6相同，如图6所示；
然后，对该含有该岩心块100的岩心柱试样6从岩心柱试样6的上方对岩心柱试样6施压；
同时利用高速摄像机从筒体1侧面记录岩心柱试样6的裂缝开启的过程。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (1)

1.一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
岩心柱试样制作：利用硬脆性泥页岩样本钻芯取样获得岩心柱试样(6)或者制作成含有岩心块(100)的岩心柱试样(6)；
包裹岩心柱试样：岩心柱套(41)和岩心柱试样(6)的接触面上涂抹透明硅胶，通过透明硅胶将岩心柱套(41)固定包裹在岩心柱试样(6)周围，并在 岩心柱套(41)上端的环形凹槽内嵌设第一密封圈(44)；
装载岩心柱试样：将包裹有岩心柱试样(6)的岩心柱套(41)装载于筒体(1)的下空腔(13)，直至述岩心柱套(41)的环形凸缘抵触于所述筒体(1)的凸台(10)的下表面；
安装底座：将底座(3)旋转装入透明筒体(1)下端，并对岩心柱试样(6)和岩心柱套(41)施加作用力，使岩心柱套(41)上端的第一密封圈(44)变形密封；
安装岩心柱试样周向加压装置：首先，若干复位弹簧从筒体(1)的筒壁的压帽孔(130)一一插入形成弹簧列(42)，若干个弹簧列(42)周向设置于所述岩心柱套(41)和所述下空腔(13)对应的筒体(1)的筒壁之间；然后，将压帽旋拧在筒体(1)的筒壁的压帽孔(130)中，并对复位弹簧产生挤压力形成压帽列(43)，若干个所述压帽列(43)分别设置于若干个所述弹簧列(42)上；
装载测试流体：从筒体(1)上方的上空腔(11)加入测试流体；
安装岩心柱试样上方施压装置：将活塞(52)装入上空腔(11)，且所述活塞(52)侧壁与所述筒体(1)的筒壁抵触，将上盖(2)旋拧在筒体(1)上端，旋转杆(51)先穿过所述上盖(2)的中部，再与所述活塞(52)螺纹固定连接；
安装压力表(21)：将压力表(21)安装于上盖(2)上，且压力表(21)与下空腔(13)连通，直至压力表(21)的压力感应端延伸至筒体(1)的测试流体内；
记录裂缝变化：从岩心柱试样(6)的上方对岩心柱试样(6)施压，具体步骤为：转动旋转杆(51)推动活塞(52)向下运动，挤压测试流体，使测试流体在压力作用加速向岩心柱试样(6)内部渗透，直至测试流体岩心柱试样(6)劈开，同时利用高速摄像机从筒体(1)侧面记录岩心柱试样(6)的裂缝开启的过程。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113803009B (zh) * 2021-09-30 2022-05-10 四川大学 一种用于大型率定岩样的高温高压环境模拟舱
CN113803010B (zh) * 2021-09-30 2022-05-24 四川大学 一种深部原位环境高温高压模拟舱
CN117890229B (zh) * 2024-03-06 2024-05-24 成都理工大学 一种硬脆性泥页岩裂缝开启模拟装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201902206U (zh) * 2010-11-24 2011-07-20 中国石油大学(北京) 应力敏感性地层钻井堵漏模拟评价装置
CN110487647A (zh) * 2019-07-23 2019-11-22 中南大学 一种简易式落锤冲击试验围压加载装置及实验方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101109739B (zh) * 2006-07-21 2010-11-10 中国石油化工股份有限公司 高温高压泥饼封堵承压强度实验仪
CN102011581B (zh) * 2010-11-24 2013-02-06 中国石油大学(北京) 应力敏感性地层钻井堵漏模拟评价装置
US20140352949A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 Conocophillips Company Integrating rock ductility with fracture propagation mechanics for hydraulic fracture design
CN103485759B (zh) * 2013-09-10 2016-09-07 中国石油大学(北京) 油气井水力压裂裂缝扩展可视化实验方法及其装置
CN106226216B (zh) * 2016-07-05 2019-05-17 董润华 一种岩心夹持器及其测量方法
CN108952659B (zh) * 2018-07-11 2020-06-05 中国石油大学(北京) 可视化超临界二氧化碳压裂物理模拟试验方法
CN110857906B (zh) * 2018-08-22 2022-10-14 中国石油化工股份有限公司 岩石水压破裂动态监测系统及其测定方法
CN112213238B (zh) * 2020-09-17 2022-07-12 中国石油大学(华东) 高度可变的岩心柱的自吸加载装置及润湿性测量方法
CN112360432B (zh) * 2020-11-11 2022-07-05 中国石油大学(北京) 一种缝隙模拟机构、裂缝模拟实验仪及堵漏评价实验装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201902206U (zh) * 2010-11-24 2011-07-20 中国石油大学(北京) 应力敏感性地层钻井堵漏模拟评价装置
CN110487647A (zh) * 2019-07-23 2019-11-22 中南大学 一种简易式落锤冲击试验围压加载装置及实验方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
An Experimental Study on optimizing the particle size distribution of bridging agents in drilling fluids;Hui, C 等;《3rd International Conference on Air Pollution and Environmental Engineering》;20200929;第631卷;第1-7页 *
斜井压裂大型真三轴模拟试验研究;贾长贵 等;《西南石油大学学报》;20070430;第29卷(第2期);第135-137页 *

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