一种温敏黏连型桥接堵漏体系及其各组分配比的优选方法

1.一种温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分配比的优选方法，其特征在于，所述温敏黏连型桥接堵漏体系包括以下原料：封端颗粒、架桥颗粒、黏结颗粒、填充颗粒；所述封端颗粒为弹性颗粒，所述弹性颗粒为聚合物凝胶颗粒、橡胶颗粒、弹性石墨颗粒、网状泡沫颗粒中的一种或两种以上的组合；所述的架桥颗粒为刚性颗粒，所述刚性颗粒为方解石颗粒、核桃壳颗粒、石英颗粒、贝壳颗粒、蛭石颗粒、云母颗粒中的一种或两种以上的组合；所述的黏结颗粒为改性热塑性树脂颗粒，所述改性热塑性树脂颗粒为通过树脂改性剂改性后的热塑性树脂颗粒，所述热塑性树脂为聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物中的一种或两种以上组合；所述填充颗粒为弹性材料，所述弹性材料为聚合物凝胶颗粒、吸水树脂颗粒、吸油树脂颗粒、弹性石墨颗粒中的一种或两种以上的组合；温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分配比的优选方法包括步骤如下：(一)确定温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分的粒径(i)确定模拟裂缝岩心模型；(ii)确定与拟封堵裂缝漏失通道的入口缝宽相比，温敏黏连型桥接堵漏体系中的各组分的平均粒径范围A：封端颗粒的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的入口缝宽之比为0.6-1:1；架桥颗粒的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的入口缝宽之比为0.3-0.6:1；黏结颗粒的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的入口缝宽之比为0.1-0.3:1；填充颗粒的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的入口缝宽之比为0.1-0.3:1；(iii)确定与拟封堵裂缝漏失通道的出口缝宽相比，温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分的平均粒径范围B：架桥颗粒的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的出口缝宽之比为0.3-1:1；黏结颗粒的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的出口缝宽之比为0.3-1:1；填充颗粒的平均粒径与拟封堵裂缝漏失通道的出口缝宽之比为0.3-1:1；(iv)温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分的平均粒径范围A和平均粒径范围B的重合区间，即为温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分粒径的范围，其中封端颗粒的粒径范围即为其平均粒径范围A；(二)确定温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分的体积比将温敏黏连型桥接堵漏体系中的各组分分为粗颗粒和细颗粒，其中粗颗粒包括封端颗粒和架桥颗粒，细颗粒包括黏结颗粒和填充颗粒；(I)确定温敏黏连型桥接堵漏体系中粗颗粒和细颗粒的比例三维裂缝条件下，假设堵漏体系中粗颗粒和细颗粒均为球形颗粒，则粗颗粒或细颗粒的正则配分函数Q iso 满足下述关系式：式(1)中，Q iso 为正则配分函数，无因次；X为封堵层中粗颗粒或细颗粒熵压缩率，无因次；z为力学配位数，取值为4≤z≤6；W为单个粗颗粒或细颗粒的自由体积，m 3 ；h z 为裂缝中相邻粗颗粒或细颗粒距离的平均值，m；封堵层中单个粗颗粒或细颗粒的体积分数 满足下述关系式：式(2)中， 为封堵层中单个粗颗粒或细颗粒的体积分数，无因次；W为封堵层中单个粗颗粒或细颗粒的自由体积，m 3 ；V g 为单个粗颗粒或细颗粒的体积，m 3 ；z为力学配位数，取值为4≤z≤6；联立式(1)和式(2)得封堵层中粗颗粒或细颗粒的体积分数 满足下述关系式：式(3)中， 为封堵层中粗颗粒或细颗粒的体积分数，无因次；X为封堵层中粗颗粒或细颗粒熵压缩率，无因次；z为力学配位数，取值为4≤z≤6；Q iso 为正则配分函数，无因次；h z 为裂缝中相邻粗颗粒或细颗粒距离的平均值，m；根据公式(3)计算得到封堵层中粗颗粒的体积分数 和细颗粒的体积分数 封堵层中粗颗粒之间的孔隙体积V cv 和粗颗粒体积V cs 分别满足下述关系式式(4)中，V cv 为封堵层中粗颗粒之间的孔隙体积，m 3 ；V为封堵层的体积，m 3 ； 为封堵层中粗颗粒的体积分数，无因次；式(5)中，V cs 为封堵层中粗颗粒的体积，m 3 ；V为封堵层的体积，m 3 ； 为封堵层中粗颗粒的体积分数，无因次；假设细颗粒充满粗颗粒间的孔隙，则封堵层中细颗粒之间的孔隙体积(V fv )和细颗粒的体积(V fs )分别满足下述关系式：式(6)中，V fv 为封堵层中细颗粒之间的孔隙体积，m 3 ；V cv 为封堵层中粗颗粒之间的孔隙体积，m 3 ； 为封堵层中细颗粒的体积分数，无因次；式(7)中，V fs 为封堵层中细颗粒的体积，m 3 ；V cv 为封堵层中粗颗粒之间的孔隙体积，m 3 ； 为封堵层中细颗粒的体积分数，无因次；温敏黏连型桥接堵漏体系中细颗粒的体积分数 满足下述关系式：式(8)中， 为温敏黏连型桥接堵漏体系中细颗粒的体积分数；V fs 为封堵层中细颗粒的体积，m 3 ；V cs 为封堵层中粗颗粒的体积，m 3 ；将公式(4)-(7)中的参数值代入公式(8)中，则计算得到温敏黏连型桥接堵漏体系中细颗粒的体积分数 粗颗粒的体积分数为 温敏黏连型桥接堵漏体系中粗颗粒与细颗粒的体积比为 (II)确定粗颗粒中封端颗粒和架桥颗粒的体积比将封端颗粒和架桥颗粒按照不同体积比加入钻井液中，得到堵漏浆，分别测试所得堵漏浆的承压压力，承压压力最高值对应的封端颗粒和架桥颗粒的体积比，即为粗颗粒中封端颗粒和架桥颗粒的体积比；(III)确定细颗粒中黏结颗粒和填充颗粒的体积比将黏结颗粒和填充颗粒按照不同体积比加入到含有架桥颗粒和封端颗粒的钻井液中，得到堵漏浆，分别测试所得堵漏浆的承压压力，承压压力最高值对应的黏结颗粒和填充颗粒的体积比，即为细颗粒中黏结颗粒和填充颗粒的体积比；(IV)根据步骤(I)得到的温敏黏连型桥接堵漏体系中粗颗粒与细颗粒的体积比，步骤(II)得到的架桥颗粒和封端颗粒的体积比以及步骤(III)得到的黏结颗粒和填充颗粒的体积比进行计算，得到温敏黏连型桥接堵漏体系中封端颗粒、架桥颗粒、黏结颗粒、填充颗粒的体积比，最后计算得到温敏黏连型桥接堵漏体系中封端颗粒、架桥颗粒、黏结颗粒、填充颗粒的质量比即为温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分的配比。 2.根据权利要求1所述的温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分配比的优选方法，其特征在于，所述树脂改性剂为极性调节剂、增粘剂、增韧剂、密度调节剂中的一种或两种以上的组合；所述极性调节剂为马来酸酐、醋酸乙烯、丙烯酸树脂中的一种或两种以上的组合；所述增粘剂为松香类、萜烯树脂类、石油树脂类中的一种或两种以上组合，所述松香类为松香、氢化松香、聚合松香、歧化松香中的一种或两种以上的组合，所述萜烯树脂类为萜烯树脂和/或苯酚萜烯树脂，所述石油树脂类为C5石油树脂、C9石油树脂、氢化C5石油树脂、氢化C9石油树脂中的一种或两种以上的组合；所述增韧剂为碳酸钙、白炭黑、石英、瓷土、滑石粉、氧化钡、石棉、钛白粉、硫酸钡中的一种或两种以上的组合；所述密度调节剂为空心玻璃微珠和/或重晶石。 3.根据权利要求1所述的温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分配比的优选方法，其特征在于，所述树脂改性剂与热塑性树脂材料的质量比为0.1-1:1；所述改性热塑性树脂颗粒按照下述方法制备得到：以热塑性树脂在空气中的熔点为基准，将双螺杆挤出机各区温度调整为高于树脂熔点与在空气中的熔程之和10℃；将干燥后的热塑性树脂和树脂改性剂混合均匀后，放置于挤出机的上料斗中进行加料；熔融条料经挤出机模头挤出后进入水槽冷却，经过切粒机切粒、干燥后得到改性热塑性树脂颗粒。 4.根据权利要求1所述温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分配比的优选方法，其特征在于，步骤(二)(I)中，封堵层中粗颗粒的体积分数 的计算方法如下：即封堵层中粗颗粒为最紧密堆积状态，X→0，力学配位数z取值为6，将其代入公式(3)中，经计算，封堵层粗颗粒的体积分数 满足下述关系式： 5.根据权利要求1所述温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分配比的优选方法，其特征在于，步骤(二)(I)中，封堵层中细颗粒的体积分数 的计算方法如下：封堵层中细颗粒为随机疏松排布状态，X→∞，封堵层细颗粒的体积分数 满足下述关系式：式(10)，z取值为4≤z≤6，z在4-6之间任意取值。 6.根据权利要求5所述温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分配比的优选方法，其特征在于z取值为4。 7.根据权利要求1所述温敏黏连型桥接堵漏体系中各组分配比的优选方法，其特征在于，步骤(二)(IV)中温敏黏连型桥接堵漏体系中封端颗粒、架桥颗粒、黏结颗粒、填充颗粒的体积比计算方法如下：根据封端颗粒和架桥颗粒的体积比，计算得到粗颗粒中封端颗粒和架桥颗粒的体积占比分别为 根据黏结颗粒和填充颗粒的体积比，计算得到细颗粒中黏结颗粒和填充颗粒的体积占比分别为 和 则温敏黏连型桥接堵漏体系中封端颗粒、架桥颗粒、黏结颗粒、填充颗粒的体积比为 则温敏黏连型桥接堵漏体系中封端颗粒、架桥颗粒、黏结颗粒、填充颗粒的质量比 其中ρ 封端 、ρ 架桥 、ρ 黏结 、ρ 填充 分别为封端颗粒、架桥颗粒、黏结颗粒、填充颗粒的密度。