裂缝性储层是钻井过程中经常钻遇的地层之一,在该类地层进行钻井过程中常常会发生不同程度的钻井液漏失,损失了大量的钻井液,增加了钻井成本,延长了建井周期。按照漏失通道的尺寸划分,缝宽为1～10mm的裂缝为中等宽度裂缝。当裂缝宽度达到毫米级别后井漏呈现出漏速快、漏失量大、封堵材料在裂缝入口处沉积困难、封堵层结构不稳定等特点,非常不利于封堵工作的开展。目前应用最广泛的封堵方法是桥接封堵,但由于桥接封堵施工依赖于现场经验,具有一定的不确定性,封堵成功率较低,且中等宽度裂缝封堵层承压能力很弱,封堵层结构稳定性较差。因此,开展针对中等宽度裂缝提高承压能力封堵实验研究具有重要的理论意义与应用价值。论文以材料力学、岩石力学及储层保护等理论为指导,针对裂缝性储层中等宽度裂缝,综合运用室内实验、数据对比、理论分析等多种研究手段,提出了封堵材料优化指标,以优选封堵材料为基础,通过正交试验和改性复配的方式开展了中等宽度裂缝室内封堵实验,分析了不同类型材料组合的封堵机理,明确了不同类型封堵材料在封堵层形成过程中所起的作用,进一步完善了封堵材料的选择原则,形成了中等宽度裂缝封堵配方优化策略。描述了裂缝封堵层的多尺度结构。单个封堵材料粒子构成了封堵层的微观尺度,封堵材料粒子因传导外部载荷而形成的具有一定抗压强度的力链构成了封堵层的细观尺度,裂缝封堵层则属于宏观尺度。其中裂缝封堵层结构破坏主要有摩擦失稳以及剪切失稳两种模式。封堵材料的力学参数和几何参数是影响裂缝封堵层结构稳定性的重要因素。设计并开展了中等宽度裂缝室内封堵实验。实验选用封堵材料粒径范围0.8W≤d≤W,W为裂缝断面处宽度,当裂缝处于1～5mm较小宽度范围时,充分发挥刚性粒状材料、片状材料和纤维材料协同作用,可实现有效封堵。针对2mm宽度裂缝的最优堵漏配方为:基浆+5%刚性粒状材料+2%片状材料+1.5%纤维材料。采用该堵漏浆形成的封堵层承压能力达13MPa,累积漏失量90mL;当裂缝处于5～10mm较大宽度范围时,3种材料组合所形成的封堵层承压能力有明显下降,封堵效果减弱,而加入适量弹性材料之后,可以有效提高封堵层的承压能力,改善封堵效果。针对5mm宽度裂缝,三种封堵材料最优组合为:基浆+8%刚性粒状材料+7%片状材料+1.5%纤维材料,可以使封堵层的承压能力达到7MPa,成封时间为15s,累积漏失量为550mL。而采用基浆+8%刚性粒状材料+7%片状材料+1.5%纤维材料+5%超细碳酸钙+2%SQD-98+1%棉籽壳+2%橡胶颗粒形成的封堵层承压能力可达8MPa,成封时间7s,累积漏失量300mL,较三种封堵材料组合封堵层承压能力得到提高,封堵效果得到很大改善。分析了不同材料组合的封堵机理,明确了各种类型封堵材料在封堵层形成过程中所起的作用。刚性片状材料主要起到翻转架桥和锲入承压的作用,刚性粒状材料主要起到封堵层承压骨架的作用;纤维材料主要起到捕获粒子以及提高封堵层整体性和致密性的作用;弹性材料主要起到增加封堵层弹性变形率、降低刚性粒子D90降级率,提高封堵层致密性和承压能力的作用。总结凝练了中等宽度裂缝提高承压能力封堵材料的选择原则。以承压能力、累积漏失量和成封时间作为优化指标,通过优选封堵材料的几何和力学参数、优化封堵材料浓度匹配,构建了中等宽度裂缝封堵配方优化路线图,形成了中等宽度裂缝封堵配方优化策略。