基于力链结构参数的堵漏颗粒材料优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于力链结构参数的堵漏颗粒材料优化方法，属于漏失控制技术领域。该方法包括以下步骤：获取材料的封堵层力链网络：根据颗粒材料的几何参数、力学参数以及配比，通过室内实验或计算机模拟获取封堵层的力链网络；提取力链网络特征参数，并依次按照力链网络特征参数中的力链网络结构的数量、强力链平均抗剪切强度、强力链占比的优先度对刚性颗粒材料进行优选，其中，所述力链网络结构包括环状力链网络和链状力链网络，且所述环状力链网络的优先度高于所述链状力链网络的优先度。本发明专利技术的方法，能够定量优选出较佳的堵漏配方，且其实验时间短、操作方便。操作方便。操作方便。

【技术实现步骤摘要】
基于力链结构参数的堵漏颗粒材料优化方法


[0001]本专利技术涉及漏失控制
，具体涉及一种基于力链结构参数的堵漏颗粒材料优化方法。

技术介绍

[0002]油气钻探逐渐趋于深部地层，而深部地层发育裂缝发育，常导致油气井工作液大量漏失，引发各种工程问题，给油气资源勘探开发造成极大困难，故需对深层裂缝性储层实施漏失控制措施（俗称堵漏）。裂缝性储层常用一定配比的堵漏材料进入裂缝形成裂缝封堵层以阻止钻完井工作液继续漏失，其关键在于使用的堵漏配方能够有效形成稳定且致密的裂缝封堵层。
[0003]现阶段，优化一种堵漏配方大多是凭经验多次添加、减少或替换某些种类的堵漏材料，再通过室内堵漏承压实验验证每次调整后的配方是否有效，最终得到一个针对某深层裂缝性储层的优化堵漏配方。这种优化方法十分依赖配方设计者自身经验，且每次调整后验证配方有效性的室内堵漏承压实验失败几率不低，致使优化一个堵漏配方耗时耗力。
[0004]为此，现有技术人员尝试提出一些通用性的方法以对堵漏材料进行优化， 如中国专利CN111060401A公开了一种基于光弹性实验法的裂缝性地层堵漏材料选择方法，其利用光弹性材料制备成不同形状的模拟刚性堵漏材料，后对其进行光弹性实验，根据这些材料在实验过程中载荷与时间关系曲线获取材料的承压能力。但是，在实际应用过程中，在持续增压时，并非所有的实验组都会出现力链网络断裂的情况，还会出现旧的力链网络向末端延伸以及出现新的强力链的情况；同时，通过观察法判断力链网络结构是否断裂一般需要通过肉眼进行观察，具有一定的误差。

技术实现思路

[0005]鉴于以上技术问题，本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于力链结构参数的堵漏颗粒材料优化方法，其采用定量的方式对堵漏配方中的刚性颗粒材料进行优选，使得最终结果更加准确。本专利技术采用以下技术方案为：一种基于力链结构参数的堵漏颗粒材料优化方法，包括以下步骤：获取材料的封堵层力链网络：根据颗粒材料的几何参数、力学参数以及配比，通过室内实验或计算机模拟获取封堵层的力链网络结构；提取力链网络特征参数，并依次按照力链网络特征参数中的力链网络结构的数量、强力链平均抗剪切强度、强力链占比的优先度对刚性颗粒材料进行优选；其中，力链网络结构的数量按照首先判断环状力链网络结构的数量、后判断链状力链网络结构的数量的方式进行判断，具体的，首先判断环状力链网络结构的数量，环状力链网络数量越多，则该材料越优；若环状力链网络结构的数量相同或不存在环状力链网络结构，则判断链状力链网络结构的数量，链状力链网络结构的数量越多，则该材料越优；
当通过力链网络结构的数量不能判断出材料的优劣时，通过强力链平均抗剪切强度继续进行优选：强力链平均抗剪切强度越大，则该材料越优；当通过强力链平均抗剪切强度仍然不能判断出材料的优劣时，最后通过强力链占比继续对材料进行优选：强力链占比越高，则该材料越优。
[0006]本专利技术的有益效果是：操作简单，节约时间。同时，本方法采用量化分析，使得最终得出的结果更加准确，避免了现有技术中通过观察法得到的准确性相对较低的问题；同时，本专利技术的方法，适用范围更广，不仅能够避免采用光弹性实验时力链网络不会一次性断裂的问题，同时还能够采用计算机模拟的手段获得实验数据，实验结果更加准确的同时，数据来源也更加广泛。
附图说明
[0007]图1为常用刚性堵漏材料示意图；图2为不同形状的光弹性材料实物图；图3为不同形状的刚性材料组成的配方的力链网络图；图4为不同形状的刚性材料组成的配方的力链网络形态图。
具体实施方式
[0008]为了对本专利技术的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本专利技术的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本专利技术的可实施范围的限定。
[0009]一种基于力链结构参数的堵漏颗粒材料优化方法，包括以下步骤：首先获取材料的封堵层力链网络：先获取刚性颗粒材料的几何参数和力学参数，通过这些几何参数和力学参数获取封堵层的力链网络。
[0010]其中，几何参数包括刚性材料的粒度、圆球度、形状，力学参数包括滑动摩擦系数、滚动摩擦系数。从理论上来讲，几何参数中一切参数都可以用本专利技术的方法进行优选，比如比表面积、颗粒上的孔隙大小、颗粒本身的形状、以及颗粒尺寸等等，但是，对于刚性颗粒堵漏材料而言，其形状以及尺寸是最重要的因素，因此，可以优选刚性颗粒材料的粒度、圆球度以及形状作为几何参数。
[0011]从理论上将，本专利技术中可优化的力学参数包括颗粒材料的杨氏模量、松泊比、回弹系数、滑动摩擦系数以及滚动摩擦系数，但是，由于在实际的使用过程中，颗粒材料的材质通常仅为碳酸钙、陶瓷等，其杨氏模量、松泊比、回弹系数差别不大，但是因为制作工艺的不同，导致其滑动摩擦系数和滚动摩擦系数的差别较大，因此，可以优选刚性颗粒材料的滑动摩擦系数和滚动摩擦系数作为力学参数。
[0012]同时，现有技术中还存在将不同特征的刚性颗粒材料混合使用的情况，比如将陶粒和核桃壳进行混用等，因此，还可以根据实际情况的不同，选择不同配比的刚性颗粒材料进行实验，最终以得到两种材料的最佳配比。
[0013]其中，力链网络结构可通过室内实验或者计算机模拟得到。所谓的室内实验，通常是指光弹性实验，该实验为现有技术，因此在此处对其具体操作不予赘述；所谓的计算机模拟，是指通过CFD
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DEM（即耦合计算流体力学与离散元）方法模拟，该方法仍然为现有技术，
因此对其具体操作仍然不予赘述。
[0014]在获取了材料的力链网络结构后，提取力链网络结构结构的特征参数，特征参数包括：力链网络结构的数量、强力链平均抗剪切强度、强力链占比。在获取了这些特征参数后，按照力链网络结构的数量、强力链平均抗剪切强度、强力链占比的优先度，对刚性颗粒材料进行优选。
[0015]其中，力链网络几何结构包括链状力链网络和环状力链网络，根据专利技术人的大量实验表明，对于力链网络结构而言，环状力链网络对封堵层稳定性的贡献远大于链状力链网络，因为链状强力链难以承受与该强力链传递方向相垂直的载荷，而环状强力链能够承受来自多个方向的载荷，具有更高的承压稳定性。
[0016]因此，在对刚性颗粒材料进行优选时，应当首选比较环状力链网络结构的数量，环状力链网络的数量越多，则含有该刚性颗粒的堵漏配方越好，最终封堵层的稳定性越好；但是，专利技术人在实验过程中发现，并非所有的模拟封堵层结构均会出现环状力链网络，同时，也存在环状力链网络数量相同的情况，因此，在仅采用环状力链网络难以优选出较好的刚性颗粒材料时，可以通过链状力链网络的数量进行优选，链状力链网络的数量越多，则含有该刚性颗粒的堵漏配方越好，最终封堵层的稳定性越好。
[0017]当通过力链网络结构的数量难以优选出更好的刚性颗粒材料时，可继续通过强力链平均抗剪切强度进行优选，强力链平均抗剪切强度越高，则含有该刚性颗粒的堵漏配方越好。其中，以所有强力链抗剪切强度的算术平均值作为强力链平均抗剪切强度，单个强力链的抗剪切强度的计算公式如下：式中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于力链结构参数的堵漏颗粒材料优化方法，其特征在于，包括以下步骤：获取材料的封堵层力链网络：根据颗粒材料的几何参数、力学参数以及配比，通过室内实验或计算机模拟获取封堵层的力链网络；提取力链网络特征参数：所述力链网络特征参数包括：力链网络结构的数量、强力链平均抗剪切强度、强力链占比，所述力链网络结构包括环状力链网络和链状力链网络；根据力链网络特征参数优选颗粒材料：依次按照力链网络结构的数量、强力链平均抗剪切强度、强力链占比的优先度对刚性颗粒材料进行优选，其中，所述力链网络结构的数量中，所述环状力链网络的优先度高于所述链状力链网络的优先度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述几何参数包括粒度、圆球度、形状，所述力学参数包括滑动摩擦系数、滚动摩擦系数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：许成元，经浩然，康毅力，闫霄鹏，张敬逸，郭昆，周贺翔，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：