基于离散元方法的桥塞堵漏机理研究

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  长时间、多期次形成的孔、洞、缝组合是缝洞型碳酸盐岩储层最重要的储集空间,但也导致在钻遇储层的过程中,钻井液经常发生严重漏失,诱发储层伤害,降低孔缝渗流能力,影响钻井效率。在储层段的漏失处理技术以桥塞堵漏技术为主,但目前桥塞堵漏机理研究主要集中在实验验证中,尚未能与数值模拟方法结合。而从前人关于料仓、矿物加工输运等的研究可以看出离散元方法在颗粒架桥与堵塞研究方面具有较好的适用性、准确性和高效性,但该方法在钻完井过程中堵漏机理研究却涉足尚浅。本文基于缝洞型碳酸盐岩储层地质特征,利用离散元方法分析了桥塞堵漏过程中的堵漏机理及影响因素,为油田制定合理的堵漏措施提供了依据。主要得到了以下结论: (1)桥塞堵漏过程中颗粒的流动主要分为四个阶段,分别为稀疏流向密集流转变阶段、密集流向轻度堵塞流转变阶段、轻度堵塞向深度堵塞阶段和再调整阶段。(2)单个桥塞堵漏颗粒在孔喉中的运移方式主要有以下六种:壁面流、爬升流、抛物线流、弹跳流、螺旋式下降流及射线流。(3)影响桥塞堵漏效果受桥塞堵漏颗粒大小、堵漏颗粒初始流量及速度、孔喉产状综合影响。 (4)深化了桥塞堵漏的1/3架桥原理,当Rc/rb(孔喉半径/颗粒半径)<3时在理论上能够有效架桥,但在不同区间具有不同架桥特征:①2<Rc/rb<3时,随着Rc/rb的增加,成功架桥所需的颗粒总量、初始流量(颗粒浓度)均急剧增加;②1< Rc/rb<2时架桥相对较易,成功架桥所需的颗粒总量、初始流量(颗粒浓度)平缓增加。 (5)桥塞堵漏过程中成功架桥所需的颗粒总量是在一个范围内波动的,该值随着Rc/rb的增加而增加,但波动范围始终保持在平均值的25%以内。 (6)颗粒运动速度越快,颗粒动能越大,通过孔喉的效率更高,架桥愈困难。
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