介观尺度下裂缝内堵漏颗粒封堵层形成与破坏机理CFD-DEM模拟

作     者：李洁 冯奇 张高峰 崔凯潇 蒋官澄 贺垠博 LI Jie;FENG Qi;ZHANG Gaofeng;CUI Kaixiao;JIANG Guancheng;HE Yinbo

作者机构：中石化胜利油田孤岛采油厂山东东营257231 油气资源与探测国家重点实验室·石油工程教育部重点实验室·中国石油大学(北京)北京102249 中石化胜利石油工程公司渤海钻井总公司山东东营257200 中石化石油工程技术研究院有限公司·页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室北京101101 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金项目“智能钻井液聚合物处理剂刺激响应机理与分子结构设计方法研究”(52004297) 

出 版 物：《钻井液与完井液》 (Drilling Fluid & Completion Fluid)

年 卷 期：2022年第39卷第6期

页      码：721-729页

摘      要：堵漏材料进入地层裂缝后,通常期望其能够在漏失通道内快速形成稳定的高强度封堵层,从而实现井筒与漏失层的有效隔离,这对控制漏失程度和强化井筒至关重要。当前,普遍从以封堵层为整体的宏观角度以及从单个堵漏颗粒性质的微观角度来分析研究封堵层的降低漏速能力和承压能力,而从介观尺度研究堵漏颗粒封堵层在裂缝内的演化过程较少。为进一步揭示裂缝内堵漏颗粒封堵层的形成与破坏机理,基于计算流体力学和离散元耦合模拟方法,研究了堵漏颗粒在楔形裂缝内滞留、架桥、封堵和失稳破坏过程,分析了介观尺度下堵漏材料性质及钻井液性能对裂缝封堵层形成影响机理。结果表明,堵漏颗粒进入裂缝后经过滞留、堆积、封堵过程形成封堵层,且封堵层前端是封堵层稳定的关键部位。堵漏颗粒尺寸越小,封堵层位置越接近裂缝出口。堵漏颗粒浓度增加会显著缩短封堵层形成时间,当浓度由2%增加至30%时,封堵层的初始形成时间由0.090 s降低至0.036 s,降低了60%,此外,堵漏颗粒几何和物理性质以及钻井液参数对封堵层形成及破坏均具有较为明显的影响。研究结果对进一步优化堵漏颗粒并快速形成高效封堵层具有一定的参考价值。

主 题 词：裂缝性漏失 堵漏颗粒 封堵层 钻井液性能 介观尺度 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 082001[082001] 08[工学] 

D　O　I：10.12358/j.issn.1001-5620.2022.06.009

馆 藏 号：203118755...