一种破碎性地层钻井液适用方法技术

本发明专利技术公开一种破碎性地层钻井液适用方法，从地层中钻取地层岩心，制作岩心模型；用钻井液对岩心模型进行加载试验；根据岩心模型的近井周围压力增量与初始井底压差的比值计算得到压力传递系数，用压力传递系数作为评价指标；每次试验可以确定一种钻井液的压力传递系数，更换钻井液的种类，重复上述步骤，得到多种不同类型钻井液的压力传递系数，在压力传递系数满足阈值范围之内的钻井液中选择合适的价格更低的种类；本发明专利技术综合考虑了压力传递系数，在压力传递系数满足要求的情况下选用经济效益更高的钻井液，在满足了地层钻井要求的情况下具有更高的经济效益，可以针对不同的地层条件选择更合适的钻井液。条件选择更合适的钻井液。条件选择更合适的钻井液。

【技术实现步骤摘要】
一种破碎性地层钻井液适用方法


[0001]本专利技术涉及石油天然气钻井
，更进一步涉及一种破碎性地层钻井液适用方法。

技术介绍

[0002]随着油气堪探开发浓度不断增大，油气钻井经常会碰到破碎层，破碎层或是裂缝发育程度高的地层；钻井液在破碎层裂缝发育程度高的地层难以维持预定的井底压差。
[0003]破碎性地层或裂缝发育地层(如煤层)井壁失稳主要是由于钻井液压力传递导致的，由于破碎性地层离散块体间的不连续，钻井液容易进入地层造成压差下降；钻井液向四周扩散造成井壁周围孔隙压力增大，降低岩石间的挤压力同时降低摩擦系数，导致摩擦力大幅下降，造成地应力和井筒挤压力的合力超出岩块
‑
岩块之间的最大静摩擦力，发生井壁失稳。
[0004]传统的评价钻井液封堵性能使用压差指标，压差指标是井筒钻井液压力与原始地层压力的压差，压差越大认为封堵性越好，井壁越稳定。这种评价方法在连续性地层能够得到有效的应用，但破碎性地层因钻井液扩散造成井周压力必然增大；按照压差指标，若压差值降低，需要采用增加钻井液密度的方式增大压差，但钻井液的密度过大易压垮地层，并且经济性较差。
[0005]对于本领域的技术人员来说，如何针对破碎性地层不同的地层条件选用合适的钻井液，是目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种破碎性地层钻井液适用方法，利用压力传递系数针对不同的地层条件选用合适的钻井液，具体方案如下：
[0007]一种破碎性地层钻井液适用方法，包括：
[0008]钻取地层岩心，制作岩心模型；
[0009]利用钻井液对所述岩心模型进行加载试验；
[0010]获取所述岩心模型的压力传递系数，所述压力传递系数由近井周围压力增量与初始井底压差之间的比值计算得到；
[0011]更换钻井液的种类，重复上述步骤，获取其他钻井液的压力传递系数；
[0012]判断各种钻井液的所述压力传递系数是否满足阈值范围；
[0013]在所述压力传递系数满足阈值范围之内的钻井液中选择合适的价格更低的种类。
[0014]可选地，利用以下公式计算压力传递系数：
[0015]k
p
＝(p
p
‑
p0)/(p
w
‑
p0)
[0016]其中：k
p
为压力传递系数，p
p
为周围孔隙压力，p0为初始孔隙压力，p
w
为钻井液液柱压力。
[0017]可选地，所述加载试验包括：
[0018]敞开出口端，在入口端通入清水，使用清水进行前期驱替，排出岩心内的气体；
[0019]在入口端通入钻井液进行驱替，入口端压力保持稳定，入口端的压力为钻井液液柱压力p
w
；钻井液将岩心与入口端之间的清水全部驱替至岩心及夹持器出口端；
[0020]出口端保持封闭，检测并记录出口端压力值，此过程中出口端压力最小值为初始孔隙压力p0，出口端压力最大值为周围孔隙压力p
p
。
[0021]可选地，所述钻井液将岩心与入口端之间的清水全部驱替至岩心及夹持器出口端，包括：
[0022]封闭出口端，持续检测出口端的压力，当出口端水压上涨至与入口端水压相等时，打开出口端排水，使出口端的压力降低为零，并迅速关闭，记录纯水压力变化曲线；
[0023]重复此步骤若干次，直至出口端压力变化曲线相对于纯水压力变化曲线曲率变缓，表明钻井液充分接触岩心。
[0024]可选地，所述压力传递系数满足的阈值范围为小于0.5。
[0025]可选地，所述加载试验对岩心施加的围压为7MPa。
[0026]可选地，所述岩心模型为圆柱形，入口端压力和出口端分别施加在所述岩心模型相对的两个圆形端面。
[0027]可选地，所述岩心模型的长度至少为1cm，直径为2cm。
[0028]本专利技术提供一种破碎性地层钻井液适用方法，从地层中钻取地层岩心，制作岩心模型；用钻井液对岩心模型进行加载试验；根据岩心模型的近井周围压力增量与初始井底压差的比值计算得到压力传递系数，用压力传递系数作为评价指标；每次试验可以确定一种钻井液的压力传递系数，更换钻井液的种类，重复上述步骤，得到多种不同类型钻井液的压力传递系数，在压力传递系数满足阈值范围之内的钻井液中选择合适的价格更低的种类；本专利技术综合考虑了压力传递系数，在压力传递系数满足要求的情况下选用经济效益更高的钻井液，在满足了地层钻井要求的情况下具有更高的经济效益，可以针对破碎性地层不同的地层条件选择更合适的钻井液。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本专利技术破碎性地层钻井液适用方法的流程示意图；
[0031]图2为试验模型示意图；
[0032]图3A为清水作用于岩心的出口端压力变化曲线；
[0033]图3B为钻井液开始作用于岩心过程的出口端压力变化曲线；
[0034]图3C为钻井液完全作用于岩心过程的出口端压力变化曲线；
[0035]图4为三种钻井液对割理发育的煤岩进行测试的出口端压力随时间的变化曲线。
具体实施方式
[0036]本专利技术的核心在于提供一种破碎性地层钻井液适用方法，利用压力传递系数针对
不同的地层条件选用合适的钻井液。
[0037]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本专利技术的破碎性地层钻井液适用方法进行详细的介绍说明。
[0038]图1为本专利技术破碎性地层钻井液适用方法的流程示意图；该破碎性地层钻井液适用方法包括以下步骤：
[0039]S1、钻取地层岩心，制作岩心模型；在需要钻井的区域钻取一部分样本，利用钻取得到的样本制作岩心模型，利用此岩心模型能够准确地反映出钻井区域的实际情况。
[0040]S2、利用钻井液对岩心模型进行加载试验；将岩心模型放到试验设备上，岩心模型与钻井液接触，试验设备可使钻井液产生相应的压强，钻井液进一步挤压渗透到岩心模型。
[0041]S3、获取岩心模型的压力传递系数，压力传递系数由近井周围压力增量与初始井底压差之间的比值计算得到。压力传递系数与压差指标并不相同，传统所采用的压差指标是井筒钻井液压力与原始地层压力的压差，而本专利技术的压力传递系数由两个数值的比例关系，也即近井周围压力增量与初始井底压差的比值计算得到。
[0042]近井周围压力增量指的是以钻井为轴心，四周一定距离地层压力的压力变化量，当没有钻井液时的自然状态下地层中的压力为初始孔隙压力，通过钻井液施压时使地层中的压力增大，这个变化量即为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种破碎性地层钻井液适用方法，其特征在于，包括：钻取地层岩心，制作岩心模型；利用钻井液对所述岩心模型进行加载试验；获取所述岩心模型的压力传递系数，所述压力传递系数由近井周围压力增量与初始井底压差之间的比值计算得到；更换钻井液的种类，重复上述步骤，获取其他钻井液的压力传递系数；判断各种钻井液的所述压力传递系数是否满足阈值范围；在所述压力传递系数满足阈值范围之内的钻井液中选择合适的价格更低的种类。2.根据权利要求1所述的破碎性地层钻井液适用方法，其特征在于，利用以下公式计算压力传递系数：k
p
＝(p
p
‑
p0)/(p
w
‑
p0)其中：k
p
为压力传递系数，p
p
为周围孔隙压力，p0为初始孔隙压力，p
w
为钻井液液柱压力。3.根据权利要求2所述的破碎性地层钻井液适用方法，其特征在于，所述加载试验包括：敞开出口端，在入口端通入清水，使用清水进行前期驱替，排出岩心内的气体；在入口端通入钻井液进行驱替，入口端压力保持稳定，入口端的压力为钻井液液柱压力p
w

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海峰，寇春松，梁海杰，徐凯强，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：