CN117052347B - 一种堵漏模拟实验装置及其实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种堵漏模拟实验装置及其实验方法，所述装置包括模拟井筒，模拟井筒内设有与模拟井筒匹配的模拟地层，模拟地层内部设有贯穿模拟地层轴向的模拟裂缝，模拟裂缝的内壁面上设有多个与计算机相连的压力传感器一，多个压力传感器一分别沿模拟地层的轴向和径向均匀分布，且模拟裂缝的两端均设有压力传感器一；模拟井筒的上端与搅拌桶相连，搅拌桶内设有温度传感器，顶部设有注液口和加压口，加压口与柱塞泵的输出端相连；模拟井筒的底端与集液箱相连；模拟井筒和搅拌桶分别与加热装置相连。本发明能够更精确地获得堵漏模拟实验过程中流体压力的非线性变化情况，为承压堵漏技术提供重要的技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及油气藏开发技术领域，特别涉及一种堵漏模拟实验装置及其实验方法。
背景技术
顺应全球油气勘探开发新趋势，我国油气资源的勘探开发逐步向深水、深层及非常规油气资源迈进。深部地层中广泛发育的多尺度裂缝为油气资源的高效开发提供了良好的渗透通道，但同时高密度钻井液的大量使用也增加了钻井液漏失的风险。钻井过程中发生井漏，不仅造成高额的钻井液材料损失、较长的非生产时间，还容易诱发井塌、井喷、卡钻等井下复杂事故，严重时甚至导致水平井提前完钻，已经成为制约裂缝性油气藏优快钻井的主要技术瓶颈之一。承压堵漏技术是控制钻井液漏失、提高地层承压能力的有效手段，通常采用封堵承压能力来衡量钻井液漏失控制的效果以及地层承压能力的强化程度。现有的堵漏模拟实验装置仅能测试裂缝性地层两端的压力，不能获得堵漏模拟实验过程中裂缝的流体压力变化情况。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种堵漏模拟实验装置及其实验方法，能够更精确地获得堵漏模拟实验过程中流体压力的非线性变化情况，为承压堵漏技术提供重要的技术支撑。
本发明的技术方案如下：
一方面，提供一种堵漏模拟实验装置，包括模拟井筒，所述模拟井筒内设有与所述模拟井筒匹配的模拟地层，所述模拟地层内部设有贯穿所述模拟地层轴向的模拟裂缝，所述模拟裂缝的内壁面上设有多个与计算机相连的压力传感器一，多个所述压力传感器一分别沿所述模拟地层的轴向和径向均匀分布，且所述模拟裂缝的两端均设有所述压力传感器一；所述模拟井筒的上端与搅拌桶相连，所述搅拌桶内设有搅拌装置和温度传感器，所述搅拌桶的顶部设有注液口和加压口，所述注液口与堵漏液储罐相连，所述加压口与柱塞泵的输出端相连，所述加压口与所述柱塞泵之间的管道上依次设有压力传感器二和阀门一，所述柱塞泵的输入端与储液桶相连；所述模拟井筒的底端与集液箱相连，所述模拟井筒与所述集液箱之间的管路上依次设有压力传感器三和阀门二，所述集液箱与所述堵漏液储罐相连；所述模拟井筒和所述搅拌桶分别与加热装置相连。
作为优选，所述模拟裂缝的壁面上还设有多个与计算机相连的应变片，多个所述应变片分别沿所述模拟地层的轴向和径向均匀分布。
作为优选，所述模拟地层的内表面为三维曲面、水平面、楔形面中的一种。
作为优选，还包括电子秤，所述集液箱设置在所述电子称上。
作为优选，所述模拟井筒底端与所述集液箱之间的管路采用高压软管进行连接。
作为优选，还包括翻转机构，所述翻转机构与所述搅拌桶和/或所述模拟井筒相连，控制所述搅拌桶和所述模拟井筒相连的整体在360°内旋转并固定。
另一方面，还提供一种堵漏模拟实验方法，采用上述任意一项所述的堵漏模拟实验装置进行实验，包括以下步骤：在模拟井筒中装入设有模拟裂缝的模拟地层，关闭阀门二并开启搅拌装置，通过注液口向搅拌桶中注入堵漏材料，关闭注液口后开启加热装置，并通过柱塞泵进行加压，当模拟井筒两端的压差达到压差阈值时，停止加压，打开阀门二建立堵漏过程，若裂缝内形成封堵层且出口端无漏失，则开启柱塞泵继续加压，并通过压力传感器一收集堵漏过程中模拟裂缝的流体压力变化情况。
作为优选，所述堵漏材料包括刚性颗粒和弹性颗粒，所述刚性颗粒由多种不同粒径范围的刚性颗粒组成。
作为优选，还包括根据所述流体压力变化情况计算封堵裂缝承压能力的步骤，所述封堵裂缝承压能力通过下式进行计算：
其中：
Fλ(s)＝(1-λ)Foλ(s)+λF1(s) (2)
Foλ(s)＝0.5(3-s)[1+1.243(1-s)3] (3)
F1(s)＝1+(1-s)[0.5+0.743(1-s)2] (4)
λ＝σH/σh (5)
s＝L/(R+L) (6)
式中：KI为考虑封堵作用的裂缝尖端总的I型应力强度因子，MPa·m0.5；σh为最小水平地应力，MPa；L为裂缝宽度，mm；Fλ(s)、F0λ(s)、F1(s)均为几何系数，无因次量；Pw为井壁压力，MPa；s为裂缝长度与裂缝尖端到井眼中心的距离之比，无因次量；Pt为裂缝尖端流体压力，MPa；ΔL为裂缝尖端长度，mm；A、B均为中间系数，无因次量；a为封堵位置，a＝x1-R，mm；x1为封堵层其中一端的横坐标，mm；R为井眼半径，mm；x为裂缝长度方向任意位置处的横坐标，mm；λ为最大水平地应力与最小水平地应力之比，无因次量；σH为最大水平地应力，MPa；w为封堵位置处的裂缝宽度，mm；b为封堵层长度，mm；Kz为封堵层渗透率，mD；Ki为地层渗透率，mD；Id为裂缝尖端压力衰减的距离，mm；Pi为原始地层压力，MPa；υ为泊松比，无因次量；E为地层岩石的弹性模量，GPa；c为与裂缝长度和井眼半径有关的系数。
作为优选，还包括封堵裂缝承压能力验证的步骤，具体为：保持阀门二打开，提高柱塞泵的注入压力，持续向模拟井筒中泵入泥浆或清水，建立高压环境，当所述高压环境的压力小于等于所述封堵裂缝承压能力时井筒底部无液体流出，且当所述高压环境的压力大于所述封堵裂缝承压能力时井筒底部有液体流出，则所述封堵裂缝承压能力与实际相符。
作为优选，还包括堵漏材料返排能力测试的步骤，具体为：将柱塞泵管路的输出端与模拟井筒底部的输出管路相连，通过柱塞泵反向向模拟井筒中注入泥浆或清水，通过模拟井筒内压力变化或出液量计算堵漏材料的返排量。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明通过在模拟裂缝的内壁设置多个压力传感器一，所述压力传感器一分别沿所述模拟地层的轴向和径向均匀分布，如此能够更精确地获得堵漏过程中裂缝的非线性流体压力变化情况，根据所述流体压力变化情况能够获得更符合实际情况的封堵裂缝承压能力，为承压堵漏技术提供重要的技术支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明堵漏模拟实验装置的结构示意图；
图2为本发明堵漏模拟实验装置模拟地层的结构示意图。
图中标号：
1-模拟井筒、2-模拟地层、3-模拟裂缝、4-应变片、5-压力传感器一、6-搅拌桶、7-搅拌装置、8-温度传感器、9-注液口、10-加压口、11-柱塞泵、12-压力传感器二、13-阀门一、14-储液桶、15-集液箱、16-压力传感器三、17-阀门二、18-加热装置、19-电子称。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合。除非另外定义，本发明公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明公开使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
实施例1
如图1-2所示，一种堵漏模拟实验装置，包括模拟井筒1，所述模拟井筒1内设有与所述模拟井筒1匹配的模拟地层2，所述模拟地层2内部设有贯穿所述模拟地层2轴向的模拟裂缝3，所述模拟模拟地层2的内表面为三维曲面、水平面、楔形面中的一种，所述模拟裂缝3的壁面上设有多个与计算机(图中未示出)相连的压力传感器一5，所述压力传感器一5分别沿所述模拟地层2的轴向和径向均匀分布，且所述模拟裂缝3的两端均设有所述压力传感器一5；所述模拟井筒1的上端与搅拌桶6相连，所述搅拌桶6内设有搅拌装置7和温度传感器8，所述搅拌桶6的顶部设有注液口9和加压口10，所述注液口9与堵漏液储罐(图中未示出)相连，所述加压口10与柱塞泵11的输出端相连，所述加压口10与所述柱塞泵11之间的管道上依次设有压力传感器二12和阀门一13，所述柱塞泵11的输入端与储液桶14相连，所述储液桶14内储存有泥浆或清水；所述模拟井筒1的底端与集液箱15相连，所述集液箱15设置在电子称19上，能够通过所述电子秤19计量堵漏过程中的漏失量，所述模拟井筒1与所述集液箱15之间的管路上依次设有压力传感器三16和阀门二17，所述集液箱15与所述堵漏液储罐相连；所述模拟井筒1和所述搅拌桶6分别与加热装置18相连。
在一个具体的实施例中，所述模拟裂缝3的壁面上还设有多个与计算机相连的应变片4，多个所述应变片4分别沿所述模拟地层2的轴向和径向均匀分布。
在一个具体的实施例中，所述模拟井筒1与所述搅拌桶6一体成型，所述搅拌桶6的外径大于所述模拟井筒1的外径，所述搅拌桶6的底部与所述模拟井筒1的顶部之间通过圆台段相连。
在一个具体的实施例中，所述模拟井筒1底端与所述集液箱15之间的管路采用高压软管进行连接，所述高压软管的输出端伸入所述集液箱15内，如此能够避免阀门二17打开后液体飞溅。
在另一个具体的实施例中，本发明的堵漏模拟实验装置还包括翻转机构(图中未示出)，所述翻转机构与所述搅拌桶6相连，控制所述搅拌桶6和所述模拟井筒1相连的整体在360°内旋转并固定。翻转机构为现有技术，具体结构在此不再赘述。
实施例2
一种堵漏模拟实验方法，包括以下步骤：在模拟井筒1中装入设有模拟裂缝3的模拟地层2，关闭阀门二17并开启搅拌装置7，通过注液口9向搅拌桶6中注入堵漏材料，可选地，所述堵漏材料包括刚性颗粒(方解石)和弹性颗粒(膨胀石墨)，所述刚性颗粒由多种不同粒径范围的刚性颗粒组成；关闭注液口9后开启加热装置18，并通过柱塞泵11进行加压，当模拟井筒1两端的压差达到压差阈值时，停止加压，打开阀门二17建立堵漏过程，若裂缝内形成封堵层且出口端无漏失，则开启柱塞泵11继续加压，并通过压力传感器一5收集堵漏过程中模拟裂缝3的流体压力变化情况。
需要说明的是，所述压差阈值为人为设定值，在一个具体的实施例中，所述压差阈值为1.0MPa。
实施例3
一种封堵裂缝承压能力预测方法，包括以下步骤：先采用实施例2的堵漏模拟实验方法进行堵漏，获得堵漏过程中模拟裂缝3的流体压力变化情况，然后根据收集到的流体压力数据，通过裂缝性地层封堵承压能力预测模型计算所述堵漏材料的承压能力，所述裂缝性地层封堵承压能力预测模型为：
其中：
Fλ(s)＝(1-λ)Foλ(s)+λF1(s) (2)
Foλ(s)＝0.5(3-s)[1+1.243(1-s)3] (3)
F1(s)＝1+(1-s)[0.5+0.743(1-s)2] (4)
λ＝σH/σh (5)
s＝L/(R+L) (6)
式中：KI为考虑封堵作用的裂缝尖端总的I型应力强度因子，MPa·m0.5；σh为最小水平地应力，MPa；L为裂缝宽度，mm；Fλ(s)、F0λ(s)、F1(s)均为几何系数，无因次量；Pw为井壁压力，MPa；s为裂缝长度与裂缝尖端到井眼中心的距离之比，无因次量；Pt为裂缝尖端流体压力，MPa；ΔL为裂缝尖端长度，mm；A、B均为中间系数，无因次量；a为封堵位置，a＝x1-R，mm；x1为封堵层其中一端的横坐标，mm；R为井眼半径，mm；x为裂缝长度方向任意位置处的横坐标，mm；λ为最大水平地应力与最小水平地应力之比，无因次量；σH为最大水平地应力，MPa；w为封堵位置处的裂缝宽度，mm；b为封堵层长度，mm；Kz为封堵层渗透率，mD；Ki为地层渗透率，mD；Id为裂缝尖端压力衰减的距离，mm；Pi为原始地层压力，MPa；υ为泊松比，无因次量；E为地层岩石的弹性模量，GPa；c为与裂缝长度和井眼半径有关的系数。
在一个具体的实施例中，采用弦截法对所述裂缝性地层封堵承压能力预测模型进行求解，将地应力、岩石力学参数、地层渗透率、井眼尺寸、裂缝长度、封堵层几何及渗透率等参数代入所述裂缝性地层封堵承压能力预测模型，即可得到井壁裂缝宽度分布和给定封堵位置处的裂缝扩展压力。
所述裂缝性地层封堵承压能力预测模型的求解方法具体包括以下步骤：
首先，对Pw进行初始赋值，并根据式(8)计算井壁的裂缝宽度分布，式(8)中系数c在米制单位下可以表示为：
其次，根据封堵位置a计算封堵位置处的裂缝宽度，此时式(8)中的x＝a+b/2。
再次，根据式(7)计算裂缝尖端流体压力Pt。
然后，根据式(1)-(6)和式(9)计算考虑封堵作用的裂缝尖端总的I型应力强度因子KI。
最后，将上述计算得到的KI与地层岩石的临界应力强度因子KIC进行比较；当KI＝KIC时，赋值的Pw即为封堵裂缝的承压能力；当KI≠KIC时，重新对Pw进行赋值，重复上述步骤，直至KI＝KIC。
在本发明式(1)-(9)的裂缝性地层封堵承压能力预测模型中，将封堵层任意一条井壁裂缝分隔成了三段(井壁附近区域、封堵区域、裂缝尖端区域)，各段的井壁裂缝内的流体压力(Pf)如下所示：
式中：x2为封堵层另一端的横坐标，x2＝x1+b，mm。
其中，封堵区域的非线性流体压力分布函数为压力传感器一获得的实际压力数据通过数据拟合而成，相比于现有技术(例如CN110826142A)将其假设为线性流体压力变化情况更符合实际，由此使得最终获得的承压能力结果更加准确。
实施例4
一种封堵裂缝承压能力验证方法，包括以下步骤：先采用实施例2的堵漏模拟实验方法进行堵漏，然后采用实施例3的封堵裂缝承压能力预测方法进行承压能力预测，最后保持阀门二打开，提高柱塞泵的注入压力，持续向模拟井筒中泵入泥浆或清水，建立高压环境，当所述高压环境的压力小于等于所述封堵裂缝承压能力时井筒底部无液体流出，且当所述高压环境的压力大于所述封堵裂缝承压能力时井筒底部有液体流出，则所述封堵裂缝承压能力与实际相符。
实施例5
一种堵漏材料返排能力测试方法，实施例4测试完成后，将柱塞泵管路的输出端与模拟井筒1底部的输出管路相连，通过柱塞泵11反向向模拟井筒1中注入泥浆或清水，通过模拟井筒1内压力变化或出液量计算堵漏材料的返排量。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种堵漏模拟实验方法，其特征在于，采用堵漏模拟实验装置进行实验，所述堵漏模拟实验装置包括模拟井筒，所述模拟井筒内设有与所述模拟井筒匹配的模拟地层，所述模拟地层内部设有贯穿所述模拟地层轴向的模拟裂缝，所述模拟裂缝的内壁面上设有多个与计算机相连的压力传感器一，多个所述压力传感器一分别沿所述模拟地层的轴向和径向均匀分布，且所述模拟裂缝的两端均设有所述压力传感器一；所述模拟井筒的上端与搅拌桶相连，所述搅拌桶内设有搅拌装置和温度传感器，所述搅拌桶的顶部设有注液口和加压口，所述注液口与堵漏液储罐相连，所述加压口与柱塞泵的输出端相连，所述加压口与所述柱塞泵之间的管道上依次设有压力传感器二和阀门一，所述柱塞泵的输入端与储液桶相连；所述模拟井筒的底端与集液箱相连，所述模拟井筒与所述集液箱之间的管路上依次设有压力传感器三和阀门二，所述集液箱与所述堵漏液储罐相连；所述模拟井筒和所述搅拌桶分别与加热装置相连；
所述堵漏模拟实验方法包括以下步骤：在模拟井筒中装入设有模拟裂缝的模拟地层，关闭阀门二并开启搅拌装置，通过注液口向搅拌桶中注入堵漏材料，关闭注液口后开启加热装置，并通过柱塞泵进行加压，当模拟井筒两端的压差达到压差阈值时，停止加压，打开阀门二建立堵漏过程，若裂缝内形成封堵层且出口端无漏失，则开启柱塞泵继续加压，并通过压力传感器一收集堵漏过程中模拟裂缝的流体压力变化情况；根据所述流体压力变化情况计算封堵裂缝承压能力，所述封堵裂缝承压能力通过下式进行计算：
其中：
Fλ(s)＝(1-λ)Foλ(s)+λF1(s) (2)
Foλ(s)＝0.5(3-s)[1+1.243(1-s)3] (3)
F1(s)＝1+(1-s)[0.5+0.743(1-s)2] (4)
λ＝σH/σh (5)
s＝L/(R+L) (6)
式中：KI为考虑封堵作用的裂缝尖端总的I型应力强度因子，MPa·m0.5；σh为最小水平地应力，MPa；L为裂缝宽度，mm；Fλ(s)、F0λ(s)、F1(s)均为几何系数，无因次量；Pw为井壁压力，MPa；s为裂缝长度与裂缝尖端到井眼中心的距离之比，无因次量；Pt为裂缝尖端流体压力，MPa；ΔL为裂缝尖端长度，mm；A、B均为中间系数，无因次量；a为封堵位置，a＝x1-R，mm；x1为封堵层其中一端的横坐标，mm；R为井眼半径，mm；x为裂缝长度方向任意位置处的横坐标，mm；λ为最大水平地应力与最小水平地应力之比，无因次量；σH为最大水平地应力，MPa；w为封堵位置处的裂缝宽度，mm；b为封堵层长度，mm；Kz为封堵层渗透率，mD；Ki为地层渗透率，mD；Id为裂缝尖端压力衰减的距离，mm；Pi为原始地层压力，MPa；υ为泊松比，无因次量；E为地层岩石的弹性模量，GPa；c为与裂缝长度和井眼半径有关的系数。
2.根据权利要求1所述的堵漏模拟实验方法，其特征在于，所述模拟裂缝的壁面上还设有多个与计算机相连的应变片，多个所述应变片分别沿所述模拟地层的轴向和径向均匀分布。
3.根据权利要求1所述的堵漏模拟实验方法，其特征在于，所述模拟地层的内表面为三维曲面、水平面、楔形面中的一种。
4.根据权利要求1所述的堵漏模拟实验方法，其特征在于，所述堵漏模拟实验装置还包括电子秤，所述集液箱设置在所述电子称上；所述模拟井筒底端与所述集液箱之间的管路采用高压软管进行连接。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的堵漏模拟实验方法，其特征在于，所述堵漏模拟实验装置还包括翻转机构，所述翻转机构与所述搅拌桶和/或所述模拟井筒相连，控制所述搅拌桶和所述模拟井筒相连的整体在360°内旋转并固定。
6.根据权利要求1所述的堵漏模拟实验方法，其特征在于，所述堵漏材料包括刚性颗粒和弹性颗粒，所述刚性颗粒由多种不同粒径范围的刚性颗粒组成。
7.根据权利要求1所述的堵漏模拟实验方法，其特征在于，还包括封堵裂缝承压能力验证的步骤，具体为：保持阀门二打开，提高柱塞泵的注入压力，持续向模拟井筒中泵入泥浆或清水，建立高压环境，当所述高压环境的压力小于等于所述封堵裂缝承压能力时井筒底部无液体流出，且当所述高压环境的压力大于所述封堵裂缝承压能力时井筒底部有液体流出，则所述封堵裂缝承压能力与实际相符。
8.根据权利要求7所述的堵漏模拟实验方法，其特征在于，还包括堵漏材料返排能力测试的步骤，具体为：将柱塞泵管路的输出端与模拟井筒底部的输出管路相连，通过柱塞泵反向向模拟井筒中注入泥浆或清水，通过模拟井筒内压力变化或出液量计算堵漏材料的返排量。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012170382A1 (en) * | 2011-06-10 | 2012-12-13 | Sharp-Rock Research And Consulting, Llc. | Method for strengthening a wellbore of a well |
| WO2013043531A1 (en) * | 2011-09-20 | 2013-03-28 | Bp Corporation North America Inc. | Automated generation of local grid refinement at hydraulic fractures for simulation of tight gas reservoirs |
| CN103510944A (zh) * | 2012-06-28 | 2014-01-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种高温高压封堵/防吐模拟评价装置及其评价方法 |
| CN107402120A (zh) * | 2016-05-20 | 2017-11-28 | 中国石油天然气股份有限公司 | 管线夹持装置及密封卡具的质量检测方法 |
| CN110359897A (zh) * | 2018-03-13 | 2019-10-22 | 西南石油大学 | 一种裂缝性储层预撑裂缝随钻防漏堵漏方法 |
| CN110826142A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-02-21 | 西南石油大学 | 一种裂缝性地层封堵承压能力的预测方法 |
| CN113622900A (zh) * | 2020-04-21 | 2021-11-09 | 中国石油天然气股份有限公司 | 地层模拟装置、裂缝堵漏仪 |
| CN114893147A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-08-12 | 中国石油大学(北京) | 多尺度裂缝堵漏模拟器及多尺度裂缝堵漏模拟实验装置 |
| CN115929287A (zh) * | 2022-10-13 | 2023-04-07 | 西南石油大学 | 一种裂缝封堵层承压分散能力测量装置 |
| CN116306374A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-06-23 | 西南石油大学 | 一种深层裂缝性地层封堵承压能力预测方法 |
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012170382A1 (en) * | 2011-06-10 | 2012-12-13 | Sharp-Rock Research And Consulting, Llc. | Method for strengthening a wellbore of a well |
| WO2013043531A1 (en) * | 2011-09-20 | 2013-03-28 | Bp Corporation North America Inc. | Automated generation of local grid refinement at hydraulic fractures for simulation of tight gas reservoirs |
| CN103510944A (zh) * | 2012-06-28 | 2014-01-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种高温高压封堵/防吐模拟评价装置及其评价方法 |
| CN107402120A (zh) * | 2016-05-20 | 2017-11-28 | 中国石油天然气股份有限公司 | 管线夹持装置及密封卡具的质量检测方法 |
| CN110359897A (zh) * | 2018-03-13 | 2019-10-22 | 西南石油大学 | 一种裂缝性储层预撑裂缝随钻防漏堵漏方法 |
| CN110826142A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-02-21 | 西南石油大学 | 一种裂缝性地层封堵承压能力的预测方法 |
| CN113622900A (zh) * | 2020-04-21 | 2021-11-09 | 中国石油天然气股份有限公司 | 地层模拟装置、裂缝堵漏仪 |
| CN114893147A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-08-12 | 中国石油大学(北京) | 多尺度裂缝堵漏模拟器及多尺度裂缝堵漏模拟实验装置 |
| CN115929287A (zh) * | 2022-10-13 | 2023-04-07 | 西南石油大学 | 一种裂缝封堵层承压分散能力测量装置 |
| CN116306374A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-06-23 | 西南石油大学 | 一种深层裂缝性地层封堵承压能力预测方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| "堵漏封堵层对裂缝稳定性影响模拟研究";李松 等;天然气地球科学;26(10);第1963-1971页 * |
| "深井超深井裂缝性地层致密承压封堵实验研究";王强 等;西南石油大学学报（自然科学版）;43(4);第109-115页 * |
| 缝槽水压爆破导向裂缝扩展实验研究;夏彬伟;刘承伟;卢义玉;刘勇;葛兆龙;汤积仁;;煤炭学报(第02期);全文 * |
| 高保真模拟漏失地层堵漏评价试验装置设计;窦斌;舒尚文;郭建华;李旭东;刘文堂;;石油机械(第11期);全文 * |
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