硬脆性泥页岩微裂缝制作方法及封堵能力测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油勘探开发实验设备及方法技术领域，特别涉及一种硬脆性泥页岩微裂缝制作方法及封堵能力测试系统。
【背景技术】
[0002]目前，井壁失稳每年给世界石油工业造成至少约6亿美元的损失，消耗的时间约占钻井总时间的5%?6%。据统计资料显示，泥页岩地层占所钻总地层的70% ,90%以上的井壁失稳问题都发生在泥页岩地层，而其中大约三分之二的井壁失稳问题发生在硬脆性泥页岩地层。这是由于硬脆性泥页岩微裂缝发育，遇水不仅发生水化膨胀，粘土可以还会随流体发生运移，特别是受到钻井液等外来流体侵入和外力作用后，微裂缝会发生“水力尖劈”作用，使裂缝延伸、缝宽变大，甚至会导致泥页岩内部裂缝相互贯通，造成井塌、卡钻和井眼报废等严重事故。这些问题都严重制约了油气田勘探开发的发展。
[0003]经过大量室内研究及现场应用发现，要解决硬脆性泥页岩地层井壁易失稳的技术难题，必须提高钻井液的封堵能力，加强对微裂缝的封堵，阻止钻井液或者滤液通过微裂缝向深部地层渗透。要形成一套具有良好封堵能力的钻井液配方，关键在于评价方法能否尽量真实模拟井底高温高压作用下硬脆性泥页岩的水化作用状况及封堵情况。
[0004]目前，实验室中用于模拟地层微裂缝，进行钻井液配方研究和封堵能力评价的实验方法主要有:
砂床封堵实验法:用一定目数的石英砂替代滤纸，通过测量滤失量来评价封堵实验。该方法能在一定程度上反应出钻井液配方对砂岩孔隙的封堵效果，但是砂岩孔隙与硬脆性泥页岩微裂缝的尺寸无法匹配，石英砂的材质和硬脆性泥页岩也完全是两个不同的概念，前者是惰性材质，与流体作用不会发生任何作用，后者在外来流体作用下会发生水化、膨胀等作用，所以该方法局限性很大。
[0005]平滑钢块模拟法:将与岩心等尺寸的钢柱从中间割开，用两个截面为半圆的钢柱或者钢片中间夹不同厚度的纸张等材料来模拟不同宽度的裂缝，然后放入岩心夹持器中进行封堵评价。该方法的优点在于钢柱和钢片能够重复利用，但是钢材平滑的表面与地层裂缝表面凹凸不平的特点相差较大；钢材在不同温度条件下，存在着热胀冷缩的特点，对裂缝的真实宽度存在着影响；同时，钢的材质也与泥页岩完全不同。所以最终的封堵结果与真实情况相去甚远。
[0006]透明钢化玻璃模拟法:待测岩样为一组透明钢化玻璃，在其表面进行化学刻蚀以模拟泥页岩裂缝表面的粗糙度，最终形成一组深度范围在10~100μπι的裂缝。并根据不同的实验对象进行组合。该评价方法与砂床封堵实验法和平滑钢块模拟法相比，裂缝宽度容易控制、缝面粗糙度较高，但是该方法模拟的裂缝仍然是直缝，与天然岩心裂缝具有一定的弯曲度不同；钢化玻璃经过化学刻蚀后，虽然能一定程度的模拟泥页岩岩心的粗糙度，但跟真实岩心缝面的粗糙度相比，还存在着很大的区别；同时，钢化玻璃也是惰性材质，不能模拟粘土颗粒水化分散与膨胀的过程。
[0007]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。这种方法虽然在材料选择上能与硬脆性泥页岩一致，但是裂缝宽度只是通过气测渗透率之后换算出的等效缝宽，而非实际缝宽，实验结果存在误差，不能完全评价封堵材料和钻井液体系封堵能力的强弱，有一定的局限性。
[0008]以上这些方法都一定程度上实现了对硬脆性泥页岩微裂缝的模拟，对研制封堵能力较强的钻井液配方具有一定的指导意义。但都与井底高温高压条件下硬脆性泥页岩的真实环境存在着较大差距，且材质和缝面特征与真实泥页岩相差较大，无法真实模拟硬脆性泥页岩在高温高压条件下的变化过程和钻井液对裂缝的封堵过程。
【发明内容】
[0009](一)所要解决的技术问题
本发明所要解决的技术问题是提供一种高温高压条件下真实模拟硬脆性泥页岩微裂缝待测岩样的制作方法及钻井液封堵能力测试系统。可用于封堵剂的优选实验和钻井液封堵能力测试实验，为硬脆性泥页岩地层的井壁稳定性研究提供可靠的测试手段。
[0010](二)技术内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种硬脆性泥页岩微裂缝制作方法，包括:
步骤1、将地层取心岩心通过干法钻取获得直径25X长度30mm的标准岩心柱，经过泥页岩造缝仪人工造缝后，获取两半截面为半圆的岩心，其表面具有弯曲度和粗糙度，来模拟地层泥页岩裂缝表面特征；
步骤2、选取缝面完整和纹路清晰的岩心块，对缝面经过除尘、刻蚀处理，在其中一半沿缝面纵向的两侧边缘部位各垫上2mm宽、不同厚度的惰性条状材料，模拟10~100 μ m不同宽度的微裂缝；
步骤3、将两半岩心按原样合拢，在岩样外部套上软胶胶套，经过高温处理后，胶套包裹住岩心，完成待测岩样。
[0011]优选地，所述惰性条状材料为锡纸、铝箔和有机玻璃薄片中的一种。
[0012]再一方面，本发明还提供一种对泥页岩微裂缝岩样进行封堵能力测试系统，包括:稳定气源、高温高压动态驱替装置、岩样夹持器、出液接受装置和环压泵，
所述稳定气源通过一段高压管线与高温高压动态驱替装置相连，所述岩样夹持器夹持待测岩样，通过丝扣与高温高压动态驱替装置相连，出液装置通过阀门与岩样夹持器的出口端相连，环压泵通过高压管线与岩样夹持器相连，环压泵的压力由稳定气源提供稳定压力。
[0013]优选地，所述稳定气源由氮气瓶或液压泵提供。
[0014](三)有益效果
本发明提供一种高温高压条件下真实模拟硬脆性泥页岩微裂缝待测岩样的制作方法及钻井液封堵能力测试系统，可用于封堵剂的优选实验和钻井液封堵能力测试实验，为硬脆性泥页岩地层的井壁稳定性研究提供可靠的测试手段。
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例模拟硬脆性泥页岩微裂缝待测岩样的制作方法流程图； 图2为本发明实施例钻井液封堵能力测试系统结构示意图；
图3为本发明实施例一曲线图；
图4为本发明实施例二曲线图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不是用来限制本发明的范围。
[0017]本发明选用岩样为地层取心的天然岩心经过一系列处理后，模拟硬脆性泥页岩的天然裂缝，因为只有天然岩心才具有地层硬脆性泥页岩遇到外来流体后水化分散、膨胀的特点，也能真实体现封堵材料在裂缝表面停留、堆积和封堵的全过程。岩样制作的过程如图1所示，具体制作步骤如下:
(1)将地层取心岩心通过干法钻取获得25X30mm(直径X长度)标准岩心柱，经过泥页岩造缝仪人工造缝后，获取两半截面为半圆的岩心，其表面具有一定弯曲度和粗糙度，能够真实模拟地层泥页岩裂缝表面特征；
(2)选取缝面完整和纹路清晰的岩心块，对缝面经过除尘、刻蚀等特殊处理，在其中一半沿缝面纵向的两侧边缘部位各垫上2_宽、不同厚度的惰性条状材料(锡纸、铝箔、有机玻璃薄片中的一种)，可模拟10~100μπι不同宽度的微裂缝；
(3)再将两半岩心按原样合拢，在岩样外部套上软胶胶套，经过高温处理后，胶套包裹住岩心，将带胶套的岩心柱放入岩心夹持器。
[0018]另外，本发明实施例还提供一种钻井液封堵能力测试系统，该系统包括稳定气源
1、高温高压动态驱替装置2、岩样夹持