本發(fā)明涉及石油鉆采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于弱膠結(jié)地層的固井方法和裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國對油氣資源的需求量持續(xù)增加和陸上東部油氣產(chǎn)量的下降，西部、深水海域的油氣以及水合物資源將變成我國石油工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要領(lǐng)域。弱膠結(jié)地層是廣泛分布在我國深水淺層和西部侏羅系、白堊系等地層中，特殊的成巖環(huán)境和沉積過程形成了其獨(dú)特的地質(zhì)條件與力學(xué)性質(zhì)。

首先，對于深水弱膠結(jié)地層而言，地層壓實(shí)時(shí)間短，滲透率高，所以高壓淺層水在地層中會具有一定的流動性，產(chǎn)生應(yīng)力波動，破壞水泥環(huán)，造成淺部水層井涌，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致井眼坍塌，造成油氣井報(bào)廢。其次，對于陸地弱膠結(jié)地層，破裂梯度低，在注水泥漿過程中極易發(fā)生漏失，成為施工安全的隱患。再者，弱膠結(jié)地層壓實(shí)差，地層強(qiáng)度低，而水泥環(huán)的強(qiáng)度高且具有脆性特征，不能有效地與周圍地層膠結(jié)形成強(qiáng)度統(tǒng)一體，致使水下井口裝置整體下沉。針對于以上的問題，常規(guī)的水泥漿體系和固井工藝技術(shù)無法有效適應(yīng)弱膠結(jié)地層復(fù)雜的地質(zhì)條件，更不能保證水泥環(huán)附近的弱膠結(jié)地層不發(fā)生破壞，因此由于弱膠結(jié)地層固井質(zhì)量引發(fā)的事故頻發(fā)。

目前，解決弱膠結(jié)地層固井質(zhì)量問題的研究主要集中在水泥漿體系的研發(fā)上，性能優(yōu)異的水泥漿體系在一定程度上解決了淺層水泥漿漏失、淺層水流動和深水環(huán)境下水泥早期強(qiáng)度低的問題。但是，由于弱膠結(jié)地層與水泥環(huán)的強(qiáng)度差異造成的井口裝置整體下移問題，至今沒有解決。同時(shí)，在海底淺層流的擾動下，弱膠結(jié)地層容易產(chǎn)生應(yīng)力波動，導(dǎo)致水泥環(huán)發(fā)生脆性破壞。因此，水泥漿體系不能從根本上解決弱膠結(jié)地層的固井質(zhì)量問題。

固井二界面的有效封隔是提高固井封固完整性的關(guān)鍵措施，為此部分學(xué)者對于泥餅固化技術(shù)進(jìn)行了研究，這種方法有效解決了陸地井出現(xiàn)的氣竄問題，這種思路把解決固井質(zhì)量問題的方法由水泥環(huán)擴(kuò)展到了界面上。盡管這種方法提高了常規(guī)地層的固井質(zhì)量，但弱膠結(jié)地層比常規(guī)地層松軟的多，對水泥環(huán)的支撐作用非常弱，二界面固化之后，其有限的厚度對固井質(zhì)量的提升微乎其微，所以僅靠界面的固化，同樣不能徹底解決弱膠結(jié)地層的固井質(zhì)量問題。因此，弱膠結(jié)地層的固井質(zhì)量問題是固井行業(yè)亟待解決的關(guān)鍵問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于弱膠結(jié)地層的固井方法和裝置，旨在解決弱膠結(jié)地層的固井質(zhì)量問題，進(jìn)而提高弱膠結(jié)地層的固井質(zhì)量和固井強(qiáng)度。

一方面，本發(fā)明提供一種用于弱膠結(jié)地層的固井方法，所述方法包括：

獲取弱膠結(jié)地層的地質(zhì)樣本；

根據(jù)所述地質(zhì)樣本，確定弱膠結(jié)地層的含水率、密度和砂粒粒徑；

根據(jù)所述含水率和密度，確定所述弱膠結(jié)地層的孔隙比；

根據(jù)所述孔隙比和砂粒粒徑，確定用于所述弱膠結(jié)地層固井的固化材料的粒徑和固井施工參數(shù)，其中，所述固井施工參數(shù)包括注入時(shí)間、注入壓力和注入固化材料總量；

根據(jù)所述固化材料的粒徑和所述固井施工參數(shù)，對所述弱膠結(jié)地層實(shí)現(xiàn)固井。

可選的，所述根據(jù)所述固化材料的粒徑和所述固井施工參數(shù)，對所述弱膠結(jié)地層實(shí)現(xiàn)固井，包括：

根據(jù)所述固化材料的粒徑，選擇合適的固化材料；

將所述固化材料與固井基液相混合，制作一定固化漿液黏度的弱膠結(jié)地層固化漿液，其中，所述固化漿液黏度根據(jù)所述弱膠結(jié)地層固井要求確定；

根據(jù)所述注入時(shí)間和所述注入壓力，將所述注入固化材料總量的固化漿液按照所述注入壓力到井筒與所述弱膠結(jié)地層之間的環(huán)形空間；

待所述固化漿液滲透至預(yù)定固化范圍后，向所述井筒與所述弱膠結(jié)地層之間的環(huán)形空間注入水泥。

可選的，所述根據(jù)所述地質(zhì)樣本，確定弱膠結(jié)地層的含水率、密度和砂粒粒徑，包括：

用取土環(huán)刀獲取與所述取土環(huán)刀容積相等的地質(zhì)樣本，確定所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量和密度，其中，所述密度為所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量與所述取土環(huán)刀的容積的比值；

確定所述地質(zhì)樣本的含水率，所述含水率為烘干前的所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量與烘干后所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量的差值，與烘干后所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量的比值；

采用篩分法和激光粒度分析儀測試法相結(jié)合的方法確定所述烘干后的地質(zhì)樣本的砂粒粒徑。

可選的，所述根據(jù)所述含水率和密度，確定所述弱膠結(jié)地層的孔隙比，包括：

根據(jù)所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量和所述地質(zhì)樣本的密度，確定所述地質(zhì)樣本的體積；

根據(jù)所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量和所述地質(zhì)樣本的含水率，確定所述地質(zhì)樣本中的水的質(zhì)量，進(jìn)而根據(jù)所述地質(zhì)樣本中的水的質(zhì)量與水的密度，確定所述地質(zhì)樣本中的水的體積；

根據(jù)所述地質(zhì)樣本中的水的體積與所述地質(zhì)樣本的體積的比值，確定所述地質(zhì)樣本的孔隙比。

可選的，所述根據(jù)所述孔隙比和砂粒粒徑，確定用于所述弱膠結(jié)地層固井的固化材料的粒徑和固井施工參數(shù)，包括：

根據(jù)所述地質(zhì)樣本的孔隙比，確定一定地址范圍內(nèi)的所述弱膠結(jié)地層的孔隙體積，所述孔隙體積用于表征所述弱膠結(jié)地層對應(yīng)的最大注入固化材料總量；

采用E.B.Burwell判據(jù)，根據(jù)所述地質(zhì)樣本的砂粒粒徑的粒徑分布曲線，確定用于所述弱膠結(jié)地層固井的固化材料的粒徑；

根據(jù)固化材料的粒徑，確定用于所述弱膠結(jié)地層固井的固化材料；

根據(jù)實(shí)際工況確定固井施工參數(shù)，其中，所述固井施工參數(shù)包括注入時(shí)間、注入壓力和注入固化材料總量。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種用于弱膠結(jié)地層的固井裝置，所述裝置包括：

獲取模塊，用于獲取弱膠結(jié)地層的地質(zhì)樣本；

第一確定模塊，用于根據(jù)所述地質(zhì)樣本，確定弱膠結(jié)地層的含水率、密度和砂粒粒徑；

第二確定模塊，用于根據(jù)所述含水率和密度，確定所述弱膠結(jié)地層的孔隙比；

第三確定模塊，用于根據(jù)所述孔隙比和砂粒粒徑，確定用于所述弱膠結(jié)地層固井的固化材料的粒徑和固井施工參數(shù)，其中，所述固井施工參數(shù)包括注入時(shí)間、注入壓力和注入固化材料總量；

處理模塊，用于根據(jù)所述固化材料的粒徑和所述固井施工參數(shù)，對所述弱膠結(jié)地層實(shí)現(xiàn)固井。

可選的，所述處理模塊具體包括：

第一處理子模塊，用于根據(jù)所述固化材料的粒徑，選擇合適的固化材料；

第一制作子模塊，用于將所述固化材料與固井基液相混合，制作一定固化漿液黏度的弱膠結(jié)地層固化漿液，其中，所述固化漿液黏度根據(jù)所述弱膠結(jié)地層固井要求確定；

第一注入子模塊，用于根據(jù)所述注入時(shí)間和所述注入壓力，將所述注入固化材料總量的固化漿液按照所述注入壓力到井筒與所述弱膠結(jié)地層之間的環(huán)形空間；

第二注入子模塊，用于待所述固化漿液滲透至預(yù)定固化范圍后，向所述井筒與所述弱膠結(jié)地層之間的環(huán)形空間注入水泥。

可選的，所述第一確定模塊包括：

第一確定子模塊，用于用取土環(huán)刀獲取與所述取土環(huán)刀容積相等的地質(zhì)樣本，確定所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量和密度，其中，所述密度為所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量與所述取土環(huán)刀的容積的比值；

第二確定子模塊，用于確定所述地質(zhì)樣本的含水率，所述含水率為烘干前的所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量與烘干后所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量的差值，與烘干后所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量的比值；

第三確定子模塊，用于采用篩分法和激光粒度分析儀測試法相結(jié)合的方法確定所述烘干后的地質(zhì)樣本的砂粒粒徑。

可選的，所述第二確定模塊具體用于：根據(jù)所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量和所述地質(zhì)樣本的密度，確定所述地質(zhì)樣本的體積；

根據(jù)所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量和所述地質(zhì)樣本的含水率，確定所述地質(zhì)樣本中的水的質(zhì)量，進(jìn)而根據(jù)所述地質(zhì)樣本中的水的質(zhì)量與水的密度，確定所述地質(zhì)樣本中的水的體積；

根據(jù)所述地質(zhì)樣本中的水的體積與所述地質(zhì)樣本的體積的比值，確定所述地質(zhì)樣本的孔隙比。

可選的，所述第三確定模塊具體用于：

根據(jù)所述地質(zhì)樣本的孔隙比，確定一定地質(zhì)范圍內(nèi)的所述弱膠結(jié)地層的孔隙體積，所述孔隙體積用于表征所述弱膠結(jié)地層對應(yīng)的最大注入固化材料總量；

采用E.B.Burwell判據(jù)，根據(jù)所述地質(zhì)樣本的砂粒粒徑的粒徑分布曲線，確定用于所述弱膠結(jié)地層固井的固化材料的粒徑；

根據(jù)固化材料的粒徑，確定用于所述弱膠結(jié)地層固井的固化材料；

根據(jù)實(shí)際工況確定固井施工參數(shù)，其中，所述固井施工參數(shù)包括注入時(shí)間、注入壓力和注入固化材料總量。

本發(fā)明實(shí)施例提供的用于弱膠結(jié)地層的固井方法，獲得了弱膠結(jié)地層的地質(zhì)樣本后，根據(jù)弱膠結(jié)地層的樣本的含水率和密度確定了弱膠結(jié)地層的孔隙比，進(jìn)而根據(jù)弱膠結(jié)地層的孔隙比和砂粒粒徑，優(yōu)化選擇用于弱膠結(jié)地層固井的固化材料的粒徑和固井施工參數(shù)，進(jìn)而根據(jù)該固化材料的粒徑和固井施工參數(shù)，對弱膠結(jié)地層實(shí)現(xiàn)固井。本發(fā)明實(shí)施例提供的用于弱膠結(jié)地層的固井方法，通過將固井工藝技術(shù)和灌漿加固技術(shù)相結(jié)合，在前置液中加入優(yōu)選的固化材料，并通過一定的壓差使加入固化材料的前置液滲透進(jìn)入弱膠結(jié)地層，使井筒附近的弱膠結(jié)地層形成具有一定強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)體系之后，在對井筒進(jìn)行注水泥加固，在水泥環(huán)的周圍形成一層強(qiáng)度漸變的外殼，起到對水泥環(huán)支撐的作用，從根本上解決了弱膠結(jié)地層的固井質(zhì)量問題。同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例通過對弱膠結(jié)地層的物性參數(shù)分析，優(yōu)選用于該弱膠結(jié)地層的固化材料，同時(shí)對該固化材料的固井施工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，保證了水泥環(huán)附近的弱膠結(jié)地層不發(fā)生破壞，使水泥環(huán)有效的與其周圍的弱膠結(jié)地層膠結(jié)形成強(qiáng)度統(tǒng)一體，有效的避免了由于弱膠結(jié)地層固井質(zhì)量問題引起的事故。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的用于弱膠結(jié)地層的固井方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的固井方法與現(xiàn)有技術(shù)的固井方法的固井效果對比圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的用于弱膠結(jié)地層的固井裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的另一種用于弱膠結(jié)地層的固井裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的再一種用于弱膠結(jié)地層的固井裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實(shí)施例例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤４送?，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

本發(fā)明實(shí)施例提供的用于弱膠結(jié)地層的固井方法可以由終端設(shè)備執(zhí)行。本發(fā)明實(shí)施例的終端設(shè)備可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板電腦、筆記版電腦、服務(wù)器等終端設(shè)備。

下面以具體的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。下面這幾個(gè)具體的實(shí)施例可以相互結(jié)合，對于相同或相似的概念或過程可能在某些實(shí)施例不再贅述。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的用于弱膠結(jié)地層的固井方法的流程示意圖。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例一提供的用于弱膠結(jié)地層的固井方法包括以下步驟：

步驟S101：獲取弱膠結(jié)地層的地質(zhì)樣本。

具體地，可以通過地質(zhì)勘探的方式獲取需要固井區(qū)的弱膠結(jié)地層的地質(zhì)樣本。示例的，可以在油井周圍設(shè)置采樣井，獲取該地區(qū)的弱膠結(jié)地層的地質(zhì)樣本。當(dāng)然，也可以通過地震法等地質(zhì)勘探方法獲取該地區(qū)的弱膠結(jié)地層的地質(zhì)樣本。本發(fā)明實(shí)施例對此不做限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可參考現(xiàn)有技術(shù)。

步驟S102：根據(jù)所述地質(zhì)樣本，確定弱膠結(jié)地層的含水率、密度和砂粒粒徑。

具體的，獲取到該地區(qū)的弱膠結(jié)地層的地質(zhì)樣本之后，從該弱膠結(jié)地層的地質(zhì)樣本中采用取土環(huán)刀獲取與該取土環(huán)刀容積相等的地質(zhì)樣本，通過稱重法獲取該地質(zhì)樣本的質(zhì)量，通過測量體積法確定該取土環(huán)刀的容積，進(jìn)而根據(jù)該地質(zhì)樣本的質(zhì)量和該取土環(huán)刀的容積確定該地質(zhì)樣本的密度，即該地質(zhì)樣本的密度等于該地質(zhì)樣本的質(zhì)量與該取土環(huán)刀的容積之間的比值。

進(jìn)一步的，將稱重完的地質(zhì)樣本，放入70℃～100℃的烤箱中烘烤一定時(shí)間，其中，優(yōu)選的，將該地質(zhì)樣本放在烤箱里面烘烤一個(gè)小時(shí)，烘烤時(shí)間不能過短，也不能太長，因?yàn)楹婵緯r(shí)間過短將會導(dǎo)致地質(zhì)樣本中的水分為烘烤徹底，烘烤時(shí)間太長，將會導(dǎo)致地質(zhì)樣本自身的水分分解，因此烘烤時(shí)間過短和過長，都將會造成所測得的地質(zhì)樣本的含水率不準(zhǔn)。通過稱重法對該烘干后的地質(zhì)樣本進(jìn)行稱重，獲得烘干后的地質(zhì)樣本的質(zhì)量，進(jìn)而根據(jù)該地質(zhì)樣本烘烤前后的質(zhì)量確定該地質(zhì)樣本的含水率，即該弱膠結(jié)地層地質(zhì)樣本的含水率，其中該地質(zhì)樣本的含水率為烘干前的地質(zhì)樣本的質(zhì)量與烘干后地質(zhì)樣本的質(zhì)量的差值和烘干后地質(zhì)樣本的質(zhì)量的比值。

進(jìn)一步的，將上述烘干后的地質(zhì)樣本采用篩分法和激光粒度分析儀測試法相結(jié)合的方法確定烘干后的地質(zhì)樣本的砂粒粒徑。具體的，采用篩分法，對烘干后的地質(zhì)樣本通過篩分獲取其中顆粒粒徑小于0.01mm的顆粒質(zhì)量，進(jìn)而根據(jù)顆粒粒徑小于0.01mm的顆粒質(zhì)量與該地質(zhì)樣本的質(zhì)量，確定該地質(zhì)樣本的泥質(zhì)含量，該泥質(zhì)含量為顆粒粒徑小于0.01mm的顆粒質(zhì)量與該地質(zhì)樣本的質(zhì)量的比值。采用激光粒度分析儀測試法獲取該地質(zhì)樣本的砂粒粒徑分布曲線，對于采用激光粒度分析儀測試法獲取該地質(zhì)樣本的砂粒粒徑分布曲線的具體過程，本發(fā)明實(shí)施例對此不做詳細(xì)介紹，本領(lǐng)域技術(shù)人員可參考現(xiàn)有技術(shù)。

步驟S103：根據(jù)所述含水率和密度，確定所述弱膠結(jié)地層的孔隙比。

具體的，根據(jù)該地質(zhì)樣本的質(zhì)量和該地質(zhì)樣本的密度，確定該地質(zhì)樣本的體積，其中，該地質(zhì)樣本的體積等于該地質(zhì)樣本的質(zhì)量和該地質(zhì)樣本的密度的比值。當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例的方法，還可以直接將通過容積法獲得的取土環(huán)刀容積作為該地質(zhì)樣本的體積，本發(fā)明實(shí)施例對此不做限定。

進(jìn)一步，根據(jù)該地質(zhì)樣本的質(zhì)量和該地質(zhì)樣本的含水率，確定該地質(zhì)樣本中的水的質(zhì)量，具體的，該地質(zhì)樣本中的水的質(zhì)量等于該地質(zhì)樣本的質(zhì)量和該地質(zhì)樣本的含水率的乘積。獲得了該地質(zhì)樣本中含有的水的質(zhì)量之后，根據(jù)水的密度，可以計(jì)算得到該地質(zhì)樣本中含有的水的體積，即該地質(zhì)樣本中含有的水的體積等于該地質(zhì)樣本中含有的水的質(zhì)量與水的密度的比值。

再進(jìn)一步的，獲取到了該地質(zhì)樣本中含有的水的體積之后，根據(jù)該地質(zhì)樣本中含有的水的體積與該地質(zhì)樣本的體積，確定該地質(zhì)樣本的孔隙比，其中，該地質(zhì)樣本的孔隙比等于該地質(zhì)樣本中含有的水的體積與該地質(zhì)樣本的體積的比值。

步驟S104：根據(jù)所述孔隙比和砂粒粒徑，確定用于所述弱膠結(jié)地層固井的固化材料的粒徑和固井施工參數(shù)，其中，所述固井施工參數(shù)包括注入時(shí)間、注入壓力和注入固化材料總量。

首先，根據(jù)該地質(zhì)樣本的孔隙比，確定一定地質(zhì)范圍內(nèi)的該弱膠結(jié)地層的孔隙體積，孔隙體積用于表征該弱膠結(jié)地層對應(yīng)的最大注入固化材料總量。具體的，采用地質(zhì)測量法和固井需求，確定該井周圍需要固化的該弱膠結(jié)地層的體積，進(jìn)而根據(jù)該地質(zhì)樣本的孔隙比和該井周圍需要固化的該弱膠結(jié)地層的體積，確定需要固化的該弱膠結(jié)地層的孔隙體積，其中，需要固化的該弱膠結(jié)地層的孔隙體積等于該地質(zhì)樣本的孔隙比和該井周圍需要固化的該弱膠結(jié)地層的體積的乘積。

進(jìn)一步的，采用E.B.Burwell判據(jù)，根據(jù)該地質(zhì)樣本的砂粒粒徑的粒徑分布曲線，確定用于該弱膠結(jié)地層固井的固化材料的粒徑。具體的，采用E.B.Burwell判據(jù)，根據(jù)該地質(zhì)樣本的砂粒粒徑的粒徑分布曲線上10％與15％對應(yīng)的粒徑，計(jì)算用于該弱膠結(jié)地層固井的固化材料85％與95％對應(yīng)的粒徑，具體的計(jì)算公式如下：

N＝D₁₅/d₈₅

M＝D₁₀/d₉₅

其中，：N＞25時(shí)，為可注入該弱膠結(jié)地層的固化材料的粒徑；N＜11時(shí)，為不可注入該弱膠結(jié)地層的固化材料的粒徑；M＞11時(shí)，為可注入該弱膠結(jié)地層的固化材料的粒徑；當(dāng)M＜5時(shí)，為不可注入該弱膠結(jié)地層的固化材料的粒徑；D₁₀和D₁₅分別為該地質(zhì)樣本的砂粒粒徑的粒徑分布曲線上10％與15％對應(yīng)的砂礫的直徑；d₈₅和d₉₅分別為用于該弱膠結(jié)地層固井的固化材料粒度分析曲線上85％、95％對應(yīng)的直徑。

進(jìn)一步的，獲得了用于該弱膠結(jié)地層固井的固化材料的粒徑之后，根據(jù)該固化材料的粒徑，從材料庫中確定用于所述弱膠結(jié)地層固井的固化材料。最后，根據(jù)優(yōu)選的固化材料的性質(zhì)和該弱膠結(jié)地層的實(shí)際工況，確定固井施工參數(shù)，其中，固井施工參數(shù)包括注入時(shí)間、注入壓力和注入固化材料總量。

示例的，該弱膠結(jié)地層的固井施工參數(shù)可以通過模擬弱膠結(jié)地層固井地面實(shí)驗(yàn)裝置，通過實(shí)驗(yàn)的方式選擇，具體的，通過模擬弱膠結(jié)地層固井地面實(shí)驗(yàn)裝置測量固化漿液在一定壓差下每分鐘可注入弱膠結(jié)地層的體積，根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)情況和固化漿液的注入情況以及弱膠結(jié)地層的強(qiáng)度變化情況，確定施工時(shí)間要求，即確定固化漿液的注入時(shí)間和水泥的注入時(shí)間，以及固化漿液的凝固時(shí)間和水泥環(huán)的形成時(shí)間，同時(shí)，根據(jù)注入固化漿液后的弱膠結(jié)地層的強(qiáng)度變化情況，確定固化漿液的注入壓力。

步驟S105：根據(jù)所述固化材料的粒徑和所述固井施工參數(shù)，對所述弱膠結(jié)地層實(shí)現(xiàn)固井。

在上述實(shí)施例的步驟中，已經(jīng)根據(jù)優(yōu)選后的固化材料的粒徑，確定了用于該弱膠結(jié)地層固井的固化材料，進(jìn)而將該固化材料與固井基液進(jìn)行混合，制作出具有一定固化漿液黏度的弱膠結(jié)地層固化漿液，其中，用于該弱膠結(jié)地層固井的固化漿液黏度可以由弱膠結(jié)地層固井要求確定，具體的根據(jù)該弱膠結(jié)地層的具體情況設(shè)置，本發(fā)明實(shí)施例對此不做限定。

根據(jù)上述步驟S104中確定的固井施工參數(shù)，按照該注入時(shí)間，將該注入固化材料總量對應(yīng)的固化漿液按照該注入壓力注入到井筒與弱膠結(jié)地層之間的環(huán)形空間，固化漿液注入完成后，待固化漿液滲透至預(yù)定的固化范圍后，再向井筒與弱膠結(jié)地層之間的環(huán)形空間注入水泥，形成高強(qiáng)度的水泥環(huán)。

示例的，經(jīng)本發(fā)明實(shí)施例的固井方法固化之后的弱膠結(jié)地層，如圖2B部分所示，固化后的井筒附近，水泥環(huán)的強(qiáng)度最高，其次，沿遠(yuǎn)離水泥環(huán)的方向，固化后的弱膠結(jié)地層的強(qiáng)度逐漸降低，與如圖2中A部分所示的現(xiàn)有技術(shù)的固井方法固化形成的弱膠結(jié)地層相比，在水泥環(huán)的周圍形成一層強(qiáng)度漸變的外殼，起到對水泥環(huán)支撐的作用，從根本上解決了弱膠結(jié)地層的固井質(zhì)量問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供的用于弱膠結(jié)地層的固井方法，通過將固井工藝技術(shù)和灌漿加固技術(shù)相結(jié)合，在前置液中加入優(yōu)選的固化材料，并通過一定的壓差使加入固化材料的前置液滲透進(jìn)入弱膠結(jié)地層，使井筒附近的弱膠結(jié)地層形成具有一定強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)體系之后，在對井筒進(jìn)行注水泥加固，在水泥環(huán)的周圍形成一層強(qiáng)度漸變的外殼，起到對水泥環(huán)支撐的作用，從根本上解決了弱膠結(jié)地層的固井質(zhì)量問題。同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例通過對弱膠結(jié)地層的物性參數(shù)分析，優(yōu)選用于該弱膠結(jié)地層的固化材料，同時(shí)對該固化材料的固井施工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，保證了水泥環(huán)附近的弱膠結(jié)地層不發(fā)生破壞，使水泥環(huán)有效的與其周圍的弱膠結(jié)地層膠結(jié)形成強(qiáng)度統(tǒng)一體，有效的避免了由于弱膠結(jié)地層固井質(zhì)量問題引起的事故。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例二提供的用于弱膠結(jié)地層的固井裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例二提供的用于弱膠結(jié)地層的固井裝置用于終端設(shè)備，該終端設(shè)備可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板電腦、筆記版電腦、服務(wù)器等，該固井裝置包括：

獲取模塊310，用于獲取弱膠結(jié)地層的地質(zhì)樣本；

第一確定模塊320，用于根據(jù)所述地質(zhì)樣本，確定弱膠結(jié)地層的含水率、密度和砂粒粒徑；

第二確定模塊330，用于根據(jù)所述含水率和密度，確定所述弱膠結(jié)地層的孔隙比；

第三確定模塊340，用于根據(jù)所述孔隙比和砂粒粒徑，確定用于所述弱膠結(jié)地層固井的固化材料的粒徑和固井施工參數(shù)，其中，所述固井施工參數(shù)包括注入時(shí)間、注入壓力和注入固化材料總量；

處理模塊350，用于根據(jù)所述固化材料的粒徑和所述固井施工參數(shù)，對所述弱膠結(jié)地層實(shí)現(xiàn)固井。

可選的，參考圖4所示，處理模塊350具體包括：

第一處理子模塊351，用于根據(jù)所述固化材料的粒徑，選擇合適的固化材料；

第一制作子模塊352，用于將所述固化材料與固井基液相混合，制作一定固化漿液黏度的弱膠結(jié)地層固化漿液，其中，所述固化漿液黏度根據(jù)所述弱膠結(jié)地層固井要求確定；

第一注入子模塊353，用于根據(jù)所述注入時(shí)間和所述注入壓力，將所述注入固化材料總量的固化漿液按照所述注入壓力到井筒與所述弱膠結(jié)地層之間的環(huán)形空間；

第二注入子模塊354，用于待所述固化漿液滲透至預(yù)定固化范圍后，向所述井筒與所述弱膠結(jié)地層之間的環(huán)形空間注入水泥。

可選的，參考圖5所示，第一確定模塊320包括：

第一確定子模塊321，用于用取土環(huán)刀獲取與所述取土環(huán)刀容積相等的地質(zhì)樣本，確定所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量和密度，其中，所述密度為所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量與所述取土環(huán)刀的容積的比值；

第二確定子模塊322，用于確定所述地質(zhì)樣本的含水率，所述含水率為烘干前的所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量與烘干后所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量的差值，與烘干后所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量的比值；

第三確定子模塊323，用于采用篩分法和激光粒度分析儀測試法相結(jié)合的方法確定所述烘干后的地質(zhì)樣本的砂粒粒徑。

可選的，第二確定模塊330具體用于：

根據(jù)所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量和所述地質(zhì)樣本的密度，確定所述地質(zhì)樣本的體積；

根據(jù)所述地質(zhì)樣本的質(zhì)量和所述地質(zhì)樣本的含水率，確定所述地質(zhì)樣本中的水的質(zhì)量，進(jìn)而根據(jù)所述地質(zhì)樣本中的水的質(zhì)量與水的密度，確定所述地質(zhì)樣本中的水的體積；

根據(jù)所述地質(zhì)樣本中的水的體積與所述地質(zhì)樣本的體積的比值，確定所述地質(zhì)樣本的孔隙比。

可選的，第三確定模塊340具體用于：

根據(jù)所述地質(zhì)樣本的孔隙比，確定一定地址范圍內(nèi)的所述弱膠結(jié)地層的孔隙體積，所述孔隙體積用于表征所述弱膠結(jié)地層對應(yīng)的最大注入固化材料總量；

采用E.B.Burwell判據(jù)，根據(jù)所述地質(zhì)樣本的砂粒粒徑的粒徑分布曲線，確定用于所述弱膠結(jié)地層固井的固化材料的粒徑；

根據(jù)固化材料的粒徑，確定用于所述弱膠結(jié)地層固井的固化材料；

根據(jù)實(shí)際工況確定固井施工參數(shù)，其中，所述固井施工參數(shù)包括注入時(shí)間、注入壓力和注入固化材料總量。

需要說明的是：上述實(shí)施例提供的一種用于弱膠結(jié)地層的固井方法在進(jìn)行弱膠結(jié)地層固井的過程中時(shí)，僅以上述各功能模塊的劃分進(jìn)行舉例說明，實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述實(shí)施例提供的用于弱膠結(jié)地層的固井裝置與用于弱膠結(jié)地層的固井方法實(shí)施例屬于同一構(gòu)思，其具體實(shí)現(xiàn)過程詳見方法實(shí)施例，這里不再贅述。

上述本發(fā)明實(shí)施例序號僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。

本發(fā)明實(shí)施例提供的用于弱膠結(jié)地層的固井裝置，獲得了弱膠結(jié)地層的地質(zhì)樣本后，根據(jù)弱膠結(jié)地層的樣本的含水率和密度確定了弱膠結(jié)地層的孔隙比，進(jìn)而根據(jù)弱膠結(jié)地層的孔隙比和砂粒粒徑，優(yōu)化選擇用于弱膠結(jié)地層固井的固化材料的粒徑和固井施工參數(shù)，進(jìn)而根據(jù)該固化材料的粒徑和固井施工參數(shù)，對弱膠結(jié)地層實(shí)現(xiàn)固井。本發(fā)明實(shí)施例提供的用于弱膠結(jié)地層的固井裝置，通過將固井工藝技術(shù)和灌漿加固技術(shù)相結(jié)合，在前置液中加入優(yōu)選的固化材料，并通過一定的壓差使加入固化材料的前置液滲透進(jìn)入弱膠結(jié)地層，使井筒附近的弱膠結(jié)地層形成具有一定強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)體系之后，在對井筒進(jìn)行注水泥加固，在水泥環(huán)的周圍形成一層強(qiáng)度漸變的外殼，起到對水泥環(huán)支撐的作用，從根本上解決了弱膠結(jié)地層的固井質(zhì)量問題。同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例的固井裝置通過對弱膠結(jié)地層的物性參數(shù)分析，優(yōu)選用于該弱膠結(jié)地層的固化材料，同時(shí)對該固化材料的固井施工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，保證了水泥環(huán)附近的弱膠結(jié)地層不發(fā)生破壞，使水泥環(huán)有效的與其周圍的弱膠結(jié)地層膠結(jié)形成強(qiáng)度統(tǒng)一體，有效的避免了由于弱膠結(jié)地層固井質(zhì)量問題引起的事故。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實(shí)現(xiàn)上述各方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成。前述的程序可以存儲于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中。該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述各方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括：ROM、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。