一种基于页岩裂缝面力学性质变化的堵漏材料优选方法技术

本发明专利技术提供了一种基于页岩裂缝面力学性质变化的堵漏材料优选方法，该方法首先获取实际条件下的页岩样本提取堵漏材料性能参数，之后测试并计算指定的页岩样本裂缝面性能参数在实际条件下的弱化程度，接着建立包括页岩样本裂缝面性能参数和堵漏材料性能参数在内的层次结构，利用层次分析法计算出各堵漏材料性能参数相对于裂缝封堵层承压能力的权重，最后根据计算得出的堵漏材料性能参数权重排序根据实际条件的需要针对性选择裂具有最佳缝面堵漏效果的堵漏材料；解决了通过常规方式中依靠经验和大量实验选择堵漏材料的低效和高人工成本的问题，为优选适用于实际地层的堵漏材料提供一种快捷准确的方法。料提供一种快捷准确的方法。料提供一种快捷准确的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于页岩裂缝面力学性质变化的堵漏材料优选方法


[0001]本专利技术涉及油气开发工程
，具体是一种基于页岩裂缝面力学性质变化的堵漏材 料优选方法。

技术介绍

[0002]在页岩储层钻井过程中需要利用油基钻井液辅助钻井，油基钻井液在长时间接触浸泡页 岩的情况下将显著改变裂缝面力学性质，由于页岩裂缝的表面力学性质的对裂缝封堵层的稳 定性具有较大的影响，其表面力学性质的变化将使得常规用于处理裂缝的堵漏材料出现难以 滞留和难以长时间维持封堵能力等问题，影响封堵效果，因此，根据裂缝面性质变化选择合 适的堵漏材料就成为了保证裂缝面封堵效果的关键因素之一。
[0003]目前常规的堵漏材料选择方法多以直接采用堵漏材料在模拟岩心中进行模拟封堵实验为 主，实验的准备和具体操作复杂，需耗费大量的人力成本，且效率低下，针对结果的判定很 大程度上需要结合经验进行，缺乏一种较为准确且高效的堵漏材料选择方法。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本专利技术提供了一种基于页岩裂缝面力学性质变化的堵漏材料优选方法，用于对 适用于裂缝面的堵漏材料的优选提供依据。
[0005]本专利技术提供的一种基于页岩裂缝面力学性质变化的堵漏材料优选方法，主要包括以下步 骤：
[0006]步骤S1：获取实际条件下的页岩样本，并提取堵漏材料性能参数，进一步的，堵漏材料 的性能参数包括但不限于材料摩擦系数、D90、抗磨蚀能力、圆球度、硬度、纳米材料与否， 堵漏材料性能参数的提取依据是根据具体地质情况进行选择的。
[0007]步骤S2：获取页岩样本裂缝面性能参数，其中，页岩样本裂缝面性能参数包括裂缝面摩 擦系数、裂缝面弹性模量、裂缝面压入硬度，测试并计算页岩样本裂缝面性能参数在实际条 件下的弱化程度，其具体步骤如下：
[0008](1)分别沿页岩样本的垂直层理方向和水平层理方向钻取岩心柱，得到垂直层理柱和水 平层理柱，并将两者放入烘箱中烘干24h；
[0009](2)将垂直层理柱切割成5
‑
10mm厚的圆片，并打磨光滑，将水平层理柱沿端面造缝；
[0010](3)对切割垂直层理柱得到的圆片和端面造缝后的水平层理柱进行损害；
[0011](4)分别对损害前后的垂直层理柱圆片和水平层理柱进行测试，得出裂缝面摩擦系数、 裂缝面弹性模量和裂缝面压入硬度三组页岩样本裂缝面的性能参数在损害前后各自的弱化程 度。
[0012]步骤S3：以裂缝封堵层承压能力作为目的层，页岩样本裂缝面的性能参数作为准则层， 堵漏材料性能参数作为方案层，建立层次结构，结合页岩样本的裂缝面性能参数的弱化程度， 利用层次分析法计算出各堵漏材料性能参数相对于裂缝封堵层承压能力的权
重，其具体步骤 为：分别构造准则层相对于目的层、方案层相对准则层的判断矩阵，利用判断矩阵分别计算 出准则层中参数相对于目的层中参数的权重，以及方案层中参数相对于准则层中参数的权重；
[0013]其中，方案层相对于准则层的判断矩阵构建方法，以及利用该判断矩阵计算方案层中参 数相对于准则层中参数权重的具体步骤如下：
[0014]I、首先选定准则层中任一参数，使用统一的标准两两比较方案层中各参数针对准则层中 所选参数的相对重要程度，建立判断矩阵A：
[0015][0016]其中，参数i与参数j为方案层中任意两性能参数，
[0017]且矩阵A满足：
[0018][0019]用于表示参数i相对于参数j的重要程度，且重要程度符合下表中的标度关系：
[0020][0021]II、对判断矩阵A的每一列元素进行归一化处理，得到元素的一般项为：
[0022][0023]其中，a
ij
表示判断矩阵A第i行j列的元素，n表示判断矩阵阶数；
[0024]III、对各列归一化的判断矩阵A按行相加，得到
[0025][0026]并进一步计算得出判断矩阵A的特征向量W，采用以下步骤：
[0027][0028]对向量进行归一化处理，处理后的结果即为特征向量W，且有
[0029][0030]特征向量W中的元素即为方案层对应准则层所选参数的权重；
[0031]IV、结合判断矩阵A和特征向量W对判断矩阵A的一致性进行检验，具体步骤如下：
[0032]计算判断矩阵A的最大特征根λ
max
[0033][0034]其中，(AW)
i
表示向量的第i个元素；
[0035]之后由下列公式对判断矩阵的一致性进行检验：
[0036][0037][0038]式中，RI为平均随机一致性参数，CI为一致性参数，n为判断矩阵的阶数，RI的值与判 断矩阵阶数n符合下表所示的关系：
[0039][0040][0041]当CR＜0.1时，可认为判断矩阵A的不一致性程度为可以接受，表示判断矩阵有效，否 则需要返回步骤I中，不断调整两参数之间的相对重要程度值，直至判断矩阵A满足一致性 条件。
[0042]V、对准则层中的其余参数采用相同的方法分别计算出方案层对应该准则层参数的权重。
[0043]而准则层相对于目的层的判断矩阵构建方法，以及利用该判断矩阵计算准则层中参数相 对于目的层中参数权重的具体步骤如下：
[0044]构建准则层相对于目的层的判断矩阵G，且有
[0045][0046]且矩阵G满足：
[0047][0048]其中，参数1表示裂缝面性能参数中的裂缝面摩擦系数，参数2表示裂缝面性能参数中 的裂缝面弹性模量，参数3表示裂缝面表示裂缝面性参数中的裂缝面压入硬度。
[0049]判断矩阵G中参数i相对于参数j的重要程度g
ij
则根据准则层中各性能参数的弱化程度 计算得出，具体步骤如下：
[0050](a)依照以下各表，分别对准则层中各性能参数的弱化程度对应进行赋分：
[0051][0052][0053][0054](b)利用对准则层中各性能参数赋予的分值以下式计算参数i和参数j两两比较时的重 要程度g
ij
：
[0055][0056](C)计算得出判断矩阵G，并采用相同方法对其一致性进行检验。
[0057]得出判断矩阵G之后，采用与判断矩阵A相同的方法计算出准则层相对于目的层的权重。
[0058]根据上述判断矩阵的特征向量，计算方案层相对于目的层的层次总排序，并对递阶层次 的组合判断其一致性之后，得出方案层相对于目的层的权重。
[0059]步骤S4：将权重最大的堵漏材料性能参数因子作为选择堵漏材料的选择依据，根据实际 条件的需要针对性选择裂具有最佳缝面堵漏效果的堵漏材料。
[0060]本专利技术的技术效果在于：
[0061]基于实际页岩样本的裂缝面性质优选堵漏材料，能够使得筛选得出的堵漏材料能够有效 适应实际条件下的堵漏要求，解决了通过常规方式中依靠经验和大量实验选择堵漏材料的低 效和高人工成本的问题，为优选适本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于页岩裂缝面力学性质变化的堵漏材料优选方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：获取实际条件下的页岩样本，并提取堵漏材料性能参数；步骤S2：获取页岩样本裂缝面性能参数，其中，页岩样本裂缝面性能参数包括裂缝面摩擦系数、裂缝面弹性模量、裂缝面压入硬度，测试并计算页岩样本裂缝面性能参数在实际条件下的弱化程度，其具体步骤如下：(1)分别沿页岩样本的垂直层理方向和水平层理方向钻取岩心柱，得到垂直层理柱和水平层理柱，并将两者放入烘箱中烘干24h；(2)将垂直层理柱切割成5
‑
10mm厚的圆片，并打磨光滑，将水平层理柱沿端面造缝；(3)对切割垂直层理柱得到的圆片和端面造缝后的水平层理柱进行损害；(4)分别对损害前后的垂直层理柱圆片和水平层理柱进行测试，得出裂缝面摩擦系数、裂缝面弹性模量和裂缝面压入硬度三组页岩样本裂缝面的性能参数在损害前后各自的弱化程度；步骤S3：以所述裂缝封堵层承压能力作为目的层，所述页岩样本裂缝面的性能参数作为准则层，所述堵漏材料性能参数作为方案层，建立层次结构，结合页岩样本的裂缝面性能参数的弱化程度，利用层次分析法计算出各堵漏材料性能参数相对于裂缝封堵层承压能力的权重，其具体步骤为：分别构造准则层相对于目的层、方案层相对准则层的判断矩阵，利用判断矩阵分别计算出准则层中参数相对于目的层中参数的权重，以及方案层中参数相对于准则层中参数的权重；其中，方案层相对于准则层的判断矩阵构建方法，以及利用该判断矩阵计算方案层中参数相对于准则层中参数权重的具体步骤如下：I、首先选定准则层中任一参数，使用统一的标准两两比较方案层中各参数针对准则层中所选参数的相对重要程度，建立判断矩阵A：其中，参数i与参数j为方案层中任意两性能参数，且矩阵A满足：用于表示参数i相对于参数j的重要程度，且重要程度符合下表中的标度关系：
II、对判断矩阵A的每一列元素进行归一化处理，得到元素的一般项为：其中，a
ij
表示判断矩阵A第i行j列的元素，n表示判断矩阵阶数；III、对各列归一化的判断矩阵A按行相加，得到：并进一步计算得出判断矩阵A的特征向量W，采用以下步骤：对向量进行归一化处理，处理后的结果即为特征向量W，且有：特征向量W中的元素即为方案层对应准则层所选参数的权重；IV、结合判断矩阵A和特征向量W对判断矩阵A的一致性进行检验，具体步骤如下：计算判断矩阵A的最大特征根λ
max
其中，(AW)
i
表示向量的第i个元素；之后由下列公式对判断矩阵的一致性进行检验：之后由下列公式对判断矩阵的一致性进行检验：
式中，RI为平均随机一致性参数，CI为一致性参数，n为判断矩阵的阶数，RI的值与判断矩阵阶数n符合下表所示的关系：n123456789RI000.580.941.121.241.321.4...

【专利技术属性】
技术研发人员：许成元，朱玲茂，谢智超，康毅力，郭昆，经浩然，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：