石油学报

作者：闫霄鹏, 许成元, 康毅力, 商翔宇, 经浩然, 林冲, 张敬逸

单位：1. 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室 四川成都 610500;2. 中国石油大学(华东)石油工程学院 山东青岛 266580;3. 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室 江苏徐州 221116

关键词：防漏堵漏,裂缝封堵层,多尺度结构,细观力链网络,细观结构失稳,光弹实验

基金：闫霄鹏,男,1992年8月生,2015年获西南石油大学学士学位,现为西南石油大学博士研究生,主要从事储层保护理论与技术、工作液漏失控制、颗粒物质力学等方面的研究。Email:lcm_yxp2017@126.com

摘要： 裂缝封堵层细观结构稳定性控制着宏观结构承压能力，进而影响工作液漏失控制效果。由于缺少裂缝封堵层动态细观力学参数获取方法与细观结构演化的精细刻画方法，裂缝封堵层结构承压失稳细观力学机制尚不明确。利用自主研发的钻井防漏堵漏裂缝封堵层细观结构表征系统，模拟了承压过程中物理类颗粒材料构成的裂缝封堵层细观结构演化过程，明确了承压过程裂缝封堵层强弱力链演化特征，基于网络科学方法提取了裂缝封堵层细观力链网络，揭示了裂缝封堵层结构失稳细观力学机制。研究结果表明，裂缝封堵层承压过程伴随着细观力链的形成—破坏—再形成。强力链网络构成裂缝封堵层承压的力学基础，强力链网络断裂是裂缝封堵层承压失稳的细观力学机制。裂缝封堵层承压时，颗粒间接触力逐渐增加，强力链占比逐步升高，弱力链占比逐渐降低，链状强力链与三角形、五边形、环状等强力链相连构成了强力链网络。裂缝封堵层承压失稳后，强力链构成的网络形态断裂，演化为交错状、链状力链，强力链占比降低，弱力链占比升高。进一步提出了强力链平均抗剪强度、强力链发育程度和力链网络几何结构3类指标，作为裂缝封堵层细观结构承压稳定性主控因素，进而形成了堵漏配方封堵效果评价新方法，并为新型高封堵强度堵漏材料研发提供依据。

来源：2021年第6期

《石油学报》期刊编辑部

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