一种可视化模拟泥页岩微裂缝封堵能力测试系统及其测试方法
【专利摘要】本发明涉及一种可视化模拟泥页岩微裂缝封堵能力测试系统及其测试方法，通过把含有不同浓度、不同种类封堵剂的溶液或钻井液，在不同压差和时间等实验条件下，对单一或组合微裂缝岩样进行驱替封堵评价实验，对比侵入深度等指标和直接描述钻井中内泥饼的形成状况，并可利用高分辨率显微镜等放大成像仪器对侵入微裂缝中的渗滤物质进行微观观察分析，实现对各种钻井液封堵剂或钻井液的封堵机理和效果进行直观和微观分析研究，以及优选合适的钻井液封堵剂和优化钻井液体系配方，解决了以往不能进行泥页岩微裂缝封堵可视化模拟评价的实验条件，为石油工程裂缝性泥页岩地层井壁稳定【技术领域】的有关科研和生产提供一种新的评价实验研究手段。
【专利说明】一种可视化模拟泥页岩微裂缝封堵能力测试系统及其测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油勘探开发实验设备领域，更具体地说，涉及一种泥页岩微裂缝封堵能力的可视化模拟评价装置及使用方法，可用于石油工程井壁稳定技术研究，能够可视化模拟评价井下静态条件下钻井液封堵剂对泥页岩微裂缝的封堵能力。
【背景技术】
[0002]井壁稳定问题是石油钻井过程中的一个世界性难题，严重影响正常作业，且每年都造成大量的经济损失，统计数据表明，90%以上的井壁失稳问题发生在泥页岩地层，其中具有微裂缝的硬脆性泥页岩地层约占三分之二，该地层的井壁失稳是现场生产中常见和比较棘手的问题。
[0003]现场及室内大量研究发现，钻井液及其滤液沿微裂缝的渗流使泥页岩地层强度逐步降低是引起井下复杂的根本原因。在钻井过程中选择使用合适的钻井液封堵剂，能封堵、胶结泥页岩地层的微裂缝，防止其开启，降低泥页岩的渗透性，明显地减少压力穿透作用造成的泥页岩井壁附近压力的增加，进而提高井壁稳定性，避免井塌。加强对微裂缝的封堵，防止钻井液渗入裂缝性泥页岩是保证井壁稳定的关键措施。然而，对于高含蒙脱石的软泥页岩的水化膨胀引起的井壁坍塌问题，用常规实验方法能很好地在室内得到评价，但对于微裂缝发育的泥页岩引起的井壁失稳，一直未能找到很好的评价方法。
[0004]目前，实验室中用于间接或直接模拟地层裂缝，进行钻井液封堵剂和钻井液体系配方封堵效果评价实验的方法主要为:
[0005]42型或71型高温高压滤失仪经填砂后的高温高压砂床失水仪，是用一定数目和质量的砂子，替代滤纸，通过测量滤失量来评价封堵效果，在一定程度上能反映出钻井液封堵剂及钻井液体系配方对砂岩孔隙的封堵效果，但对硬脆性泥页岩微裂缝的模拟是间接的，无法确定裂缝宽度，且人为因素影响大，重复性差，测量滤失量大小作为衡量指标的评价方法是间接且非可视直观的。
[0006]劈裂岩样人造裂缝模拟法，是将地层岩石采用巴西劈裂法造缝后，再用胶带等材料固定在一起形成含有裂缝的人造岩样；割裂钢块模拟裂缝法，是把钢块上割裂出尺寸不同的割缝来模拟岩石裂缝，将人造裂缝岩样或模拟裂缝钢块放入堵漏实验仪进行封堵效果评价实验；劈裂岩样结合钢块套筒法，是将圆柱状地层岩样劈裂成两块，同时放入大于其直径的钢套内，两块之间具有裂缝，直接进行封堵效果评价实验；这三种模拟法模拟的裂缝宽度一般在100微米以上，而硬脆性泥页岩的微裂缝在几十微米以下，且劈裂岩样人造裂缝模拟法无法确定裂缝宽度，割裂钢块模拟裂缝法虽能准确知道裂缝宽度，但钢板缝面是光滑的，无法模拟真实岩石裂缝面的粗糙度，劈裂岩样结合钢块套筒法模拟裂缝宽度可由钢套内径减去岩样直径得到，受岩样规整度影响，裂缝宽度存在误差，且难以制成和钢套内壁结合密实的岩样外壁，在无施加围压胶套保护下，评价实验时会有实验液体从钢套内壁和岩样外壁之间流过，导致结果存在误差；钢片叠加岩心模拟法，是依据裂缝间流体的流动可以等效流体在平行板间的流动，直接用钢片叠加或填片等进行裂缝模拟，如王建华等在“硬脆性泥页岩井壁稳定评价新方法”(《石油钻采工艺》2006.02)中介绍的钢片叠加成3种岩心模拟1-50 μ m微裂缝的方法:1号岩心为钢柱切成6片叠加而成，模拟30_50 μ m微裂缝；2号岩心为6片钢片叠加后，由A、B胶封固而成,模拟10-20 μ m微裂缝；3号岩心由钢岩心切成2半，两块分别磨掉Imm后，中间夹15-20层纸而成，模拟1-1Oym微裂缝。该方法对裂缝的模拟达到微米级，较接近实际泥页岩微裂缝，但裂缝宽度也只是一个范围，不利于封堵机理研究、封堵剂研发和钻井液配方优化等，同样存在无法模拟缝面粗糙度，以及3号岩心夹纸实验过程中会吸水变化等问题。
[0007]尽管以上方法都是对地层岩石裂缝的模拟，对提高封堵剂和钻井液封堵能力有一定的指导作用，但以测量滤失量、承压大小或滤失速率作为封堵效果评价指标，同样是间接且非可视直观的，重复性相对差，无法从直观和微观角度来深入分析研究封堵剂的封堵机理、评价优选适配的封堵剂和钻井液体系配方等。
【发明内容】
[0008]针对现有技术中的问题，本发明提供一种能够既更真实模拟泥页岩微裂缝又能实现对封堵效果可视化评价实验研究的可视化模拟泥页岩微裂缝封堵能力评价实验装置及方法，以便进一步结合可视化成像分析技术和封堵剂粒度分布测量结果，对各种钻井液封堵剂的封堵机理、效果进行快捷、直观和系统的深入研究。可用于更好地研发和优选钻井液封堵剂和钻井液体系配方，为解决裂缝性泥页岩地层的井壁失稳问题提供技术方案。
[0009]本发明的目的之一是提供一种可视化模拟泥页岩微裂缝封堵能力评价系统，包括岩样和测试单元；所述待测岩样为钢化玻璃。
[0010]所述测试单元包括加压泵1、一组压力表2、盛液器3、岩样夹持器4、环压泵5和玻璃量筒6 ;
[0011]所述加压泵I通过一段高压管线与压力表一 2相连，所述压力表一 2与盛液器3的通过一个节流阀相连，盛液器3通过一个装有节流阀的高压管线与所述岩样夹持器4的进液口相连；所述岩样夹持器4的另一端通过一段高压管线与压力表二 15相连，所述压力表二 15通过一个装有节流阀的高压管线与所述环压泵5相连；所述玻璃量筒6设置在所述岩样夹持器4的出液口端。
[0012]为了实现具体的测试过程，所述岩样夹持器4岩心柱塞21、24，围压入口 23，夹持器两端堵头20和胶套22 ;所述夹持器岩心柱塞21通过节流阀与所述盛液器3的出口相连，所述夹持器出液口通过节流阀与所述玻璃量筒6连接；所述环压泵5与所述的夹持器连接，控制岩样夹持器4的外部围压；所述待测岩样置入胶筒中，岩样两侧端面与岩心柱塞21、24紧密接触，两岩心柱塞由夹持器两端堵头20加以固定，岩心夹持器固定于机架26、27上。
[0013]所述岩样夹持器4夹持器进液口，出液口，围压入口、夹持器两端固定件和岩样测试舱；所述夹持器进液口通过节流阀与所述盛液器3的出口相连，所述夹持器出液口通过节流阀与所述玻璃量筒6连接；所述环压泵5与所述的夹持器连接，控制岩样夹持器4的外部围压；所述待测岩样通过夹持器两端固定件固定设置在所述岩样测试舱内.[0014]为了达到好的测试效果，所述待测岩样为钢化玻璃板，且为透明和平整光滑的待测岩样；在所述待测岩样的表面设置有刻蚀面，所述刻蚀面为非光滑表面，包括一组深度为10-100 μ m,宽度为10-100 μ m的刻蚀裂缝。
[0015]具体的，所述待测岩样的刻蚀面采用光化学方式刻蚀，如强酸；且在所述待测岩样的非刻蚀面上设置有标有刻度，刻度单位为_。
[0016]具体的待测岩样需要通过胶套放入所述的岩样夹持器4中，因此所述岩样夹持器4还包括放置岩样的轴向空心的胶套；所述胶套内可固定插入至少一组待测岩样。轴向空心胶套一端固定在岩心柱塞21、堵头20,另一端由岩心柱塞24加以固定。
[0017]在具体的实验中，实施例可以采用多种岩样组合的方式，实施例列举了 3种:所述轴向空心的胶套结构为单缝、三缝、组合缝三种结构中的一种；所述单缝结构胶套为轴向空心为长方体状，空间放置一份待测岩样；所述三缝结构胶套为轴向空心为3个独立的长方体状，每个长方体腔内分别放置一份待测岩样；所述组合缝结构胶套为整体轴向空心为长方体状，放置一组待测岩样。
[0018]根据列举的3种方式，每一种所具体采用的制作方法为，
[0019]所述单缝结构胶套内包含一份所述待测岩样，且所述待测岩样刻蚀面上覆盖一块钢化玻璃盖板；
[0020]所述三缝结构胶套内包含三份独立的待测岩样，且所述每份待测岩样的刻蚀面上覆盖一块钢化玻璃盖板，后将每份包含盖板的岩样插入所述三缝结构胶套内；
[0021]所述组合缝结构胶套内包含一组待测岩样，且所述各份待测岩样按照裂缝深度依次排列后，在最小裂缝深度待测岩样的刻蚀面上覆盖一块钢化玻璃盖板，后固定设置在所述的组合缝结构胶套内。
[0022]本发明另一个发明目的就是根据上述搭建和制作的系统进行待测岩样的测试评价方法，
[0023]所述方法包括:测试单元搭建过程，待测岩样制作过程，测试实验过程和数据采集记录过程；
[0024]所述测试单元搭建过程包括将所述加压泵1、一组压力表2、盛液器3、岩样夹持器
4、环压泵5和玻璃量筒6连接为测试单元；所述加压泵I通过一段高压管线与压力表一 2相连，所述压力表一 2与盛液器3的通过一个截流阀相连，盛液器3通过一个装有截流阀的高压管线与所述岩样夹持器4的进液口相连；所述岩样夹持器4的另一端通过一段高压管线与压力表二 15相连，所述压力表二 15通过一个装有截流阀的高压管线与所述环压泵5相连；所述玻璃量筒6设置在所述岩样夹持器4的出液口端；
[0025]所述待测岩样制作过程包括对一组透明钢化玻璃进行化学刻蚀操作，形成一组深度范围在10-100 μ m的刻蚀裂缝；针对不同的实验对象进行组合:
[0026]单缝评价:选择I种待测微裂缝岩样8，并将无缝岩样7相对刻蚀缝面进行正确紧密组合9,装入岩样夹持器胶套一 12 ；
[0027]三缝一组评价:选择3种模拟微裂缝岩样8，并将无缝岩样7相对刻蚀缝面进行正确紧密组合9，装入岩样夹持器胶套二 13 ；
[0028]组合缝评价:则按照刻蚀缝深度从小到大的顺序组合，并将无缝岩样7相对于最小缝缝面进行正确紧密组合10，装入岩样夹持器胶套三14 ；
[0029]通过夹持器右端将胶套装入相应的岩样夹持器4中，旋上右端堵头，并把所述玻璃量筒6放置在液体出口管线正下方；[0030]所述测试实验过程包括:
[0031](I)加入实验溶液:实验前，打开盛液器3上盖，将配制好的实验溶液或钻井液缓慢倒入盛液器3中，旋紧上盖；
[0032](2)驱替封堵实验:打开岩样夹持器4出液口和环压泵5前端阀门，先通过环压泵5给岩样夹持器4胶套加压至5.3Mpa，加压后关闭环压泵5前端阀门，压力表15数值在5-5.6Mpa范围内稳定lmin，即进行下步实验操作；打开盛液器3进口端阀门，驱动加压泵I，快速给压至设定实验驱替压力值3.5Mpa，压力值稳定Imin后，打开岩样夹持器4进液口处节流阀，在驱替压力作用下，实验溶液或钻井液进入模拟岩样裂缝中，封堵能力评价实验开始，并记录驱替压力、驱替时间，当驱替压力不再降低后终止实验；
[0033]所述数据采集记录过程包括实验结束后记录玻璃量筒6中的液体量；逆时针摇动加压泵I缓慢卸掉流程管线中的驱替压力，关闭岩样夹持器4进口端节流阀，逆时针摇动环压泵5缓慢卸掉环压，并关闭环压泵5前端节流阀，旋开岩样夹持器堵头20及两个岩心柱塞21、24，由胶套中取出模拟岩样，对比刻度记录侵入裂缝深度值，并采集描述内泥饼情况；清洗干净盛液器3和流程中实验液所流经的高压管线。
[0034]具体的实验中，在测试单元搭建过程后全面检查流程管路是否漏失，阀门开、关是否准确无误，精密压力表2是否灵敏；
[0035]所述测试实验过程中设置的环压值高于驱替压力I?2MPa ；
[0036]所述数据采集记录过程后本发明还包括分析成像步骤:即利用超高分辨率显微镜等放大成像仪器对侵入微裂缝中的渗滤物质进行微观观察分析与成像；
[0037]本发明所研发的系统及方法①能测试含有一定浓度或不同浓度、同一种或不同种类封堵剂的溶液或钻井液，在一定压差或不同压差下，一定时间或不同时间内等各种实验条件下侵入单一或组合微裂缝的深度；
[0038]②能直接观察描述模拟钻井过程中内泥饼的形成状况；
[0039]③能借助高分辨率显微镜等放大成像仪器对侵入微裂缝中的渗滤物质(内泥饼)进行微观观察分析与成像。
[0040]本发明区别于其它实验仪器的有益效果如下:
[0041 ] 1、可视化模拟，利于宏观和微观分析研究
[0042]采用刻蚀工艺在高透明玻璃上精密制成不同裂缝宽度的带刻度模拟岩样，可更直观地进行可视化宏观分析，以及借助高分辨率显微镜等放大成像仪器进行微观分析钻井液封堵剂封堵效果和封堵机理，进而进行深入地研究。
[0043]2、裂缝宽度10?100 μ m,仿真泥页岩微裂缝，且系列化，便于系统性实验研究。
[0044]精确模拟多种宽度微裂缝，并配备多种岩样夹持器胶套，可单一或组合进行评价实验，更切合不同宽度微裂缝并存的实际地层，提高实验优选出的封堵剂及钻井液配方的广普适用性，简化实验流程，提高效率。
[0045]3、真实化，刻蚀面具有一定的粗糙度，模拟的裂缝更为逼真，克服了用地层岩心造缝的难度，清洗后可重复使用。
[0046]4、采用高强度钢化玻璃，可避免因围压产生应变对模拟裂缝宽度的影响。
[0047]5、模拟裂缝试样放于可施加环压的夹持器胶套内，实验结果重复性好，可靠，结构简单，操作方便、安全。[0048]本发明的有益效果:利用本项发明，解决了以往不能进行泥页岩微裂缝封堵可视化模拟评价的实验条件，实验压力可满足3-48Mpa，，实现了对钻井液封堵剂或钻井液形成的内泥饼质量深入系统地直观和微观分析研究，可模拟评价不同种类的钻井液封堵剂和钻井液在不同压差等实验条件下对不同裂缝的匹配性能和封堵效果，并分析其封堵机理，为研发、优选合适的封堵剂和优化钻井液配方提供实验数据，对提高钻井液体系的封堵防塌能力具有指导作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0049]下面结合附图对本发明作进一步详细描述:
[0050]图1:本发明的可视化模拟泥页岩微裂缝封堵能力评价装置的功能结构示意图。
[0051]图2:本发明的待测岩样示意图。图2-1为无缝岩样盖板7结构示意图；图2-2为透明模拟岩样8结构图；图2-3为单缝组合示意图；图2-4为多缝组合
[0052]图3:本发明的岩样夹持器胶套示意图；图3-1为单缝胶套一的结构示意图；图3-2为三缝胶套二的结构示意图；图3-3为组合胶套三的结构示意图；
[0053]图4:本发明的岩样夹持器示意图。
[0054]如图1-4所示，本发明的可视化模拟泥页岩微裂缝封堵能力评价实验仪主要由加压泵1、精密压力表2和15、盛液器3、岩样夹持器4、环压泵5、玻璃量筒6、无缝岩样盖板7、透明模拟岩样8、单缝组合9，多缝组合10，刻度11、单缝胶套一 12、三缝胶套二 13和组合胶
套三14。
[0055]石心塞把手16、石心塞把手外筒17、18堵头压帽，19连接螺钉，堵头20，石心柱塞21胶套22，环压口 23，岩心柱塞24、筒体25及机架26、27
具体实施例
[0056]本发明的可视化模拟泥页岩微裂缝封堵能力评价系统主要包括手摇加压泵1、精密压力表2和15、盛液器3、岩样夹持器4、手摇环压泵5、透明模拟岩样7和8等组成。相互之间通过高压连接管线连接。
[0057]所述模拟岩样共有13块。利用光化学刻蚀工艺，在长方形高强度、高透明、平整光滑的钢化玻璃面中间部位，分别精密刻蚀出裂缝宽度为10?IOOym的模拟缝10块，在玻璃块的一个侧面上刻出尺寸，精确到_。另外，配备3块同样规格的无刻缝的玻璃，作为盖板。
[0058]所述岩样夹持器胶套内部结构三种，分别用于单缝、3缝一组和5缝组合方式的评价。由环压泵通过高压管线给胶套提供一定的环压，确保装入的模拟岩样周边的密封。
[0059]如图4所不，岩心夹持器主要由岩心塞把手16、岩心塞把手外筒17、岩心柱塞2124、堵头20、胶套22、筒体25及机架2627组成。环压口 23通过高压管线与环压泵相连接。
[0060]将本发明的可视化模拟泥页岩微裂缝封堵能力评价实验装置应用于实验中。
[0061]实施例1
[0062]选取3种钻井液封堵剂白浙青、阳离子浙青、磺化浙青，分别配制成浓度为3%的实验液500ml,备用。[0063]按照图1所示，依次将手摇加压泵1-盛液器3-岩样夹持器4-手摇环压泵5通过高压管线连接装配好，并全面检查一遍流程是否漏失，阀门开、关是否准确无误，精密压力表2是否灵敏。选择裂缝深度为50 μ m的刻蚀缝岩样，并将无缝岩样相对刻蚀缝面进行正确紧密组合，装入岩样夹持器胶套一 12 ;通过夹持器右端将胶套装入相应的岩样夹持器4中，旋上右端堵头，并把玻璃量筒6放置在液体出口管线正下方。实验前，打开盛液器3上盖，将配制好的实验溶液或钻井液缓慢倒入550ml容积的盛液器3中，旋紧上盖。
[0064]打开岩样夹持器4出口端和手摇环压泵5前端阀门，先通过手摇环压泵5给岩样夹持器4胶套加压，环压值5MPa，并关闭手摇环压泵5前端阀门。然后，打开盛液器3进口端阀门，摇动手摇加压泵1，快速给压至设定实验驱替压力值3.5MPa，并保持压力值稳定，打开夹持器4进口阀后，开始封堵能力评价实验，驱替时间30min。
[0065]实验时间到后，记下玻璃量筒6中的液体量。逆时针摇动手摇加压泵I缓慢卸掉流程管线中的驱替压力，关闭岩样夹持器4进口端阀门，逆时针摇动手摇环压泵5缓慢卸掉环压，并关闭手摇环压泵5前端阀门，旋开岩样夹持器两端堵头，小心取出岩样，通过刻度记录下侵入深度，并观察描述内泥饼情况。实验结果如下表1所示。
[0066]实施例2
[0067]选取钻井液封堵剂阳离子浙青粉，配制成浓度为3%的实验液500ml，备用。按照图1所示，依次将手摇加压泵1-盛液器3 -岩样夹持器4 -手摇环压泵5通过高压管线连接装配好，并全面检查一遍流程是否漏失，阀门开、关是否准确无误，精密压力表2是否灵敏。选择裂缝深度分别为50 μ m、60 μ m、70 μ m、80 μ m和90 μ m的刻蚀缝岩样，并将无缝岩样相对刻蚀缝面进行正确紧密组合，装入岩样合适的夹持器胶套；
[0068]通过夹持器右端将胶套装入相应的岩样夹持器4中，旋上右端堵头，并把玻璃量筒6放置在液体出口管线正下 方。实验前，打开盛液器3上盖，将配制好的实验溶液或钻井液缓慢倒入550ml容积的盛液器3中，旋紧上盖。
[0069]打开岩样夹持器4出口端和手摇环压泵5前端阀门，先通过手摇环压泵5给岩样夹持器4胶套加压，环压值5MPa，并关闭手摇环压泵5前端阀门。然后，打开盛液器3进口端阀门，摇动手摇加压泵1，快速给压至设定实验驱替压力值3.5MPa，并保持压力值稳定，打开夹持器4进口阀后，开始封堵能力评价实验，驱替时间30min。
[0070]实验时间到后，记下玻璃量筒6中的液体量。逆时针摇动手摇加压泵I缓慢卸掉流程管线中的驱替压力，关闭岩样夹持器4进口端阀门，逆时针摇动手摇环压泵5缓慢卸掉环压，并关闭手摇环压泵5前端阀门，旋开岩样夹持器两端堵头，小心取出岩样，通过刻度记录下侵入深度，并观察描述内泥饼情况。实验结果如下表2所示。
[0071]表1不同封堵剂在同样实验条件下对单一缝封堵效果对比实验
[0072]
Zf号I#堵剂I侵入深度(_) I滤失量(ml) I观察描述
1白沥青30.5O前端滤液和内泥饼的界线较明显
" 阳离子。~前端滤液和内泥饼的界线模糊，混合段明显
2? φ..68.2O? ?
_>历青粉___且长_
I碟化沥D L~前端滤液和内泥饼的界线相对模糊，有混合
3* 47.6O
_#___&_[0073]表2封堵剂阳离子浙青对组合缝封堵效果对比实验
[0074]
【权利要求】
1.一种可视化模拟泥页岩微裂缝封堵能力测试系统，其特征在于，包括岩样和测试单元; 所述测试单元包括加压泵(I)、一组压力表、盛液器(3)、岩样夹持器(4)、环压泵(5)和玻璃量筒(6)； 所述加压泵(I)通过一段高压管线与压力表一(2)相连，所述压力表一(2)与盛液器(3)通过一个装有节流阀的高压管线相连，盛液器(3)通过一个装有节流阀的高压管线与所述岩样夹持器(4)的进液口相连；所述岩样夹持器(4)的另一端通过一段高压管线与压力表二(15)相连，所述压力表二(15)通过一个装有节流阀的高压管线与所述环压泵(5)相连；所述玻璃量筒(6)设置在所述岩样夹持器(4)的出液口端。
2.根据权利要求1所述的一种可视化模拟泥页岩微裂缝封堵能力测试系统，其特征在于， 所述岩样夹持器(4)夹持器进液口，出液口，围压入口、夹持器两端固定件和岩样测试舱；所述夹持器进液口通过节流阀与所述盛液器(3)的出口相连，所述夹持器出液口通过节流阀与所述玻璃量筒(6)连接；所述环压泵(5)与所述的夹持器连接，控制岩样夹持器(4)的外部围压；所述待测岩样通过夹持器两端固定件固定设置在所述岩样测试舱内。
3.根据权利要求1或2所述的一种可视化模拟泥页岩微裂缝封堵能力测试系统，其特征在于， 所述岩样夹持器(4)还包括放置岩`样的轴向空心的胶套；所述胶套内可固定插入至少一组待测岩样。轴向空心胶套一端固定在岩心柱塞(21)、堵头(20),另一端由岩心柱塞(24)加以固定。
4.根据权利要求3所述的一种可视化模拟泥页岩微裂缝封堵能力测试系统，其特征在于， 所述轴向空心的胶套结构为单缝、三缝、组合缝三种结构中的一种；所述单缝结构胶套为轴向空心为长方体状，空间放置一份待测岩样；所述三缝结构胶套为轴向空心为3个独立的长方体状，每个长方体腔内分别放置一份待测岩样；所述组合缝结构胶套为整体轴向空心为长方体状，放置一组待测岩样。
5.根据权利要求1所述的一种可视化模拟泥页岩微裂缝封堵能力测试系统，其特征在于， 所述待测岩样为钢化玻璃。
6.根据权利要求1或5所述的一种可视化模拟泥页岩微裂缝封堵能力测试系统，其特征在于， 所述待测岩样为钢化玻璃板，且为透明和平整光滑的待测岩样；在所述待测岩样的表面设置有刻蚀面，所述刻蚀面为非光滑表面，包括一组深度为10-100 μ m,宽度为10-100 μ m的刻蚀裂缝。
7.根据权利要求6所述的一种可视化模拟泥页岩微裂缝封堵能力测试系统，其特征在于， 所述待测岩样的刻蚀面采用光化学方式刻蚀；且在所述待测岩样的非刻蚀面上设置有标有刻度，亥1J度单位为
8.根据权利要求4或5所述的一种可视化模拟泥页岩微裂缝封堵能力测试系统，其特征在于， 所述单缝结构胶套内包含一份所述待测岩样，且所述待测岩样刻蚀面上覆盖一块钢化玻璃盖板； 所述三缝结构胶套内包含三份独立的待测岩样，且所述每份待测岩样的刻蚀面上覆盖一块钢化玻璃盖板，后将每份包含盖板的岩样插入所述三缝结构胶套内； 所述组合缝结构胶套内包含一组待测岩样，且所述各份待测岩样按照裂缝深度依次排列后，在最小裂缝深度待测岩样的刻蚀面上覆盖一块钢化玻璃盖板，后固定设置在所述的组合缝结构胶套内。
9.权利要求1-8之一所述的测试系统的测试评价方法，其特征在于: 所述方法包括:测试单元搭建过程，待测岩样制作过程，测试实验过程和数据采集记录过程； 所述测试单元搭建过程包括将所述加压泵(I)、一组压力表(2)、盛液器(3)、岩样夹持器(4)、环压泵(5)和玻璃量筒(6)连接为测试单元；所述加压泵(I)通过一段高压管线与压力表一(2)相连，所述压力表一(2)与盛液器(3)的通过一个截流阀相连，盛液器(3)通过一个装有截流阀的高压管线与所述岩样夹持器(4)的进液口相连；所述岩样夹持器(4)的另一端通过一段高压管线与压力表二( 15)相连，所述压力表二( 15)通过一个装有截流阀的高压管线与所述环压泵(5)相连；所述玻璃量筒(6)设置在所述岩样夹持器(4)的出液口端; 所述待测岩样制作过程包括对一组透明钢化玻璃进行化学刻蚀操作，形成一组深度范围在10-100 μ m的刻蚀裂缝；针对不同的实验对象进行组合: 单缝评价:选择I种待测微裂`缝岩样(8)，并将无缝岩样(7)相对刻蚀缝面进行正确紧密组合(9)，装入岩样夹持器胶套一(12)； 三缝一组评价:选择3种模拟微裂缝岩样(8)，并将无缝岩样(7)相对刻蚀缝面进行正确紧密组合(9)，装入岩样夹持器胶套二(13)； 组合缝评价:则按照刻蚀缝深度从小到大的顺序组合，并将无缝岩样(7)相对于最小缝缝面进行正确紧密组合(10)，装入岩样夹持器胶套三(14)； 通过夹持器右端将胶套装入相应的岩样夹持器(4)中，旋上右端堵头，并把所述玻璃量筒(6)放置在液体出口管线正下方； 所述测试实验过程包括: (1)加入实验溶液:实验前，打开盛液器(3)上盖，将配制好的实验溶液或钻井液缓慢倒入盛液器(3)中，旋紧上盖； (2)驱替封堵实验:打开岩样夹持器(4)出液口和环压泵(5)前端阀门，先通过环压泵(5)给岩样夹持器(4)胶套加压至5.3Mpa，加压后关闭环压泵(5)前端阀门，压力表(15)数值在5-5.6Mpa范围内稳定lmin，即进行下步实验操作；打开盛液器(3)进口端阀门，驱动加压泵(I )，快速给压至设定实验驱替压力值3.5Mpa，压力值稳定Imin后，打开岩样夹持器(4)进液口处节流阀，在驱替压力作用下，实验溶液或钻井液进入模拟岩样裂缝中，封堵能力评价实验开始，并记录驱替压力、驱替时间，当驱替压力不再降低后终止实验； 所述数据采集记录过程包括实验结束后记录玻璃量筒(6)中的液体量；逆时针摇动加压泵(I)缓慢卸掉流程管线中的驱替压力，关闭岩样夹持器(4)进口端节流阀，逆时针摇动环压泵(5 )缓慢卸掉环压，并关闭环压泵(5 )前端节流阀，旋开岩样夹持器堵头(20 )及两个岩心柱塞(21) (24)，由胶套中取出模拟岩样，对比刻度记录侵入裂缝深度值，并采集描述内泥饼情况；清洗干净盛液器(3)和流程中实验液所流经的高压管线。
10.根据权利要求9所述的测试系统的测试评价方法，其特征在于: 在测试单元搭建过程后全面检查流程管路是否漏失，阀门开、关是否准确无误，精密压力表2是否灵敏； 所述测试实验过程中设置的环压值高于驱替压力I~2MPa ； 所述数据采集记录过程后本发明还包括分析成像步骤:即利用超高分辨率显微镜等放大成像仪器对侵入微裂缝中的渗滤物质进行微观观察分析与成像。
【文档编号】E21B47/002GK103485762SQ201210189864
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年6月8日 优先权日:2012年6月8日
【发明者】石秉忠, 徐江, 林永学, 刘四海, 刘金华, 任立伟 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院