油氣儲(chǔ)層用化學(xué)封堵材料性能室內(nèi)評(píng)價(jià)方法發(fā)展方向

常啟帆 鄭力會(huì) 宇文昔涵 黃小偉 朱方輝 李曜軒

摘要：目前油氣井儲(chǔ)層封堵材料室內(nèi)評(píng)價(jià)多以承壓能力和儲(chǔ)層保護(hù)能力為主，并以其作為入井依據(jù)。但隨著技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展，只滿足作業(yè)需求的某一項(xiàng)或幾項(xiàng)指標(biāo)，無(wú)法投入現(xiàn)場(chǎng)試用或應(yīng)用，導(dǎo)致需要重復(fù)檢測(cè)、評(píng)價(jià)，造成投入應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)，成功率低。從1 000 余篇國(guó)內(nèi)外油氣井安全性、儲(chǔ)層保護(hù)和環(huán)境保護(hù)等相關(guān)主題詞的文獻(xiàn)中，發(fā)現(xiàn)封得住、穩(wěn)得起、流得出、過(guò)得關(guān)和用得起等5 項(xiàng)投入應(yīng)用的性能指標(biāo)需要檢測(cè)，并以此為依據(jù)將檢測(cè)方法分為5 類。引入大數(shù)據(jù)思想分析應(yīng)用成功率與測(cè)試指標(biāo)數(shù)量的關(guān)系、投入應(yīng)用時(shí)間與測(cè)試指標(biāo)數(shù)量的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，評(píng)價(jià)5 類指標(biāo)比評(píng)價(jià)單一指標(biāo)的材料應(yīng)用成功率最多高62%。5 類評(píng)價(jià)方法項(xiàng)全部完成增加室內(nèi)工作時(shí)間但投入應(yīng)用的時(shí)間最多可節(jié)約77%。結(jié)果表明，封堵材料應(yīng)用前評(píng)價(jià)5 類指標(biāo)，解決了封堵材料投入應(yīng)用的時(shí)間長(zhǎng)、效率低難題，不僅為儲(chǔ)層封堵材料投入現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用提供評(píng)價(jià)指標(biāo)和檢測(cè)方法，還為其他井筒作業(yè)材料提供了可借鑒的評(píng)價(jià)手段。

關(guān)鍵詞：非常規(guī)油氣；工程技術(shù)；封堵；材料；大數(shù)據(jù)；儲(chǔ)層傷害；環(huán)保；安全

中圖分類號(hào)：TE39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

0 引言

石油天然氣鉆井、完井、修井、儲(chǔ)層改造和提高采油率等作業(yè)過(guò)程中，儲(chǔ)層封堵保障作業(yè)安全，防止儲(chǔ)層傷害，至關(guān)重要。隨著勘探開發(fā)深入，地層壓力、油藏環(huán)境發(fā)生變化，越來(lái)越多工程作業(yè)需要作業(yè)前封堵儲(chǔ)層，以提高承受井筒的液柱壓力保證為作業(yè)提供安全環(huán)境，或改變工作流體的流動(dòng)方向?qū)崿F(xiàn)提高油氣采收率的目的。

根據(jù)不同的作業(yè)環(huán)節(jié)，封堵可分為鉆井封堵、修井封堵等，也可以根據(jù)解決問(wèn)題的現(xiàn)象分為漏失封堵、大通道轉(zhuǎn)向封堵等。不管哪一種封堵，都需要合適的封堵材料［1］。封堵材料有金屬的如套管、膨脹管等，也有非金屬的如聚氨酯［2］、水泥［3］、凝膠［4］等。其中化學(xué)封堵材料因其封堵快速、可解堵等性能在封堵中占主導(dǎo)地位，因此，對(duì)其研究形成的理論、方法和工藝也較多［5］。

但是，由于應(yīng)用的場(chǎng)景不同，需要不同的評(píng)價(jià)方法和性能指標(biāo)，出現(xiàn)了多種測(cè)試方法。這些方法中，最基本的性能指標(biāo)是承壓能力和可控的穩(wěn)定時(shí)間。如果不需要恢復(fù)進(jìn)入地層的滲流通道，則不需要儲(chǔ)層傷害控制能力評(píng)價(jià)。

目前，環(huán)境保護(hù)列為我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策，材料在安全環(huán)保方面的性能也日益強(qiáng)化，安全環(huán)保成為化學(xué)封堵材料的核心性能指標(biāo)之一。同時(shí)，油田開采難度日益越大，操作成本不斷增加，需要高性價(jià)比的封堵材料也是共同愿望。但是，由于用戶和材料提供者信息獲取和掌握方面不同步，導(dǎo)致信息滯后和應(yīng)用前信息不完整，部分指標(biāo)缺失無(wú)法滿足需求。這些內(nèi)部信息不對(duì)稱導(dǎo)致決策不一致，材料供應(yīng)者多次反復(fù)進(jìn)行評(píng)價(jià)測(cè)試，影響研發(fā)者試用機(jī)會(huì)，導(dǎo)致材料投入應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)。特別是新開發(fā)的封堵材料，需要評(píng)價(jià)指標(biāo)的完整性，更需要明確的評(píng)價(jià)內(nèi)容。在投入試用前，由于不能完整地評(píng)價(jià)所用材料的性能指標(biāo)，往往反復(fù)補(bǔ)充測(cè)試，不僅延長(zhǎng)了投入應(yīng)用的時(shí)間，有時(shí)還因?yàn)槟承┲笜?biāo)不合適或沒有測(cè)試增加了失敗的概率，或因?yàn)闀r(shí)間長(zhǎng)造成材料效能下降。所以，急需評(píng)價(jià)方法的系統(tǒng)化、完整化，以降低應(yīng)用的周期，提高應(yīng)用的成功率。

為解決現(xiàn)有評(píng)價(jià)指標(biāo)不全面的問(wèn)題，首先調(diào)研了用于封堵材料室內(nèi)評(píng)價(jià)所用的設(shè)備或儀器。堵漏儀、堵漏模擬裝置和高溫高壓裂縫封堵裝置是最常用的承壓能力測(cè)試設(shè)備［6］。常見的模擬漏失通道介質(zhì)包括天然巖心、鋼制裂縫模板和砂床。

測(cè)試時(shí)，將一定濃度和粒徑級(jí)配的封堵材料加入裝置中，封堵材料通過(guò)模擬漏失通道時(shí)形成封堵層。然后用未加封堵材料的修井液對(duì)封堵層加壓，如封堵層在加壓過(guò)程中破裂，出口端有流體泄漏，則該壓力為封堵突破壓力，以此評(píng)估封堵層的承壓能力。封堵承壓能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括注入壓力、封堵突破壓力、漏失量、封堵位置及微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)等，用于分析封堵層的承壓能力、致密性和封堵機(jī)制等。更復(fù)雜的測(cè)試還有控制測(cè)試溫度、圍壓等，以模擬地層條件。

封堵層不僅承受正向液柱壓力和激動(dòng)壓力，還承受反向地層流體壓力和液柱抽吸壓力。為防止地層流體漏入井筒發(fā)生溢流、井噴造成人員傷害、環(huán)境受損和經(jīng)濟(jì)損失，要求封堵層不但具有一定的正向承壓強(qiáng)度，也要具有較長(zhǎng)的反向承壓時(shí)間，以維持井下作業(yè)安全性。所以，室內(nèi)測(cè)試是一個(gè)十分復(fù)雜的話題，既要模擬材料應(yīng)用場(chǎng)景，又要注重通用性。

因此，首先形成測(cè)試指標(biāo)，然后提出相應(yīng)的評(píng)價(jià)方法，再引入大數(shù)據(jù)理念尋找成功率和投入應(yīng)用時(shí)間的主控因素及方法，為儲(chǔ)層封堵提供材料、工藝優(yōu)選依據(jù)，也為管理和經(jīng)營(yíng)提供目標(biāo)和手段，為用戶提質(zhì)增效提供技術(shù)支持。

1 封堵材料性能評(píng)價(jià)方法

調(diào)研國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中1 000 多篇文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)完整的封堵材料，應(yīng)該具備封得住、穩(wěn)得起、流得出、過(guò)得關(guān)和用得起等“五得性能”。

封得住，是封堵材料能夠阻止流體進(jìn)入地層通道的性能，指封堵材料能夠保證井筒中的流體不能自由流入地層。在現(xiàn)場(chǎng)，井筒流體靜止時(shí)在井口能看到流體，流動(dòng)時(shí)流入井筒的量和流出的量相當(dāng)，表明地層封堵成功。室內(nèi)測(cè)試時(shí)，入口壓力大于出口壓力時(shí)，沒有流體流出，則表示封堵成功。

穩(wěn)得起，是封堵成功后在一定時(shí)間內(nèi)壓力不發(fā)生變化的性能，指封堵成功后能夠承受壓力一段時(shí)間。在現(xiàn)場(chǎng)，一定時(shí)間內(nèi)井筒流體靜止時(shí)井口的流體不降低或者流體循環(huán)一定時(shí)間依然保證進(jìn)入井筒流體和流出的流體相當(dāng)，就表示封堵材料封堵穩(wěn)定。室內(nèi)測(cè)試時(shí)，入口的壓力和出口的壓力差不變，一定時(shí)間則表示穩(wěn)定。

流得出，一方面是封堵材料能夠自己解堵，另一方面是地層流體在作業(yè)完成后能夠流入井筒，是指作業(yè)結(jié)束后，通過(guò)人工解堵或自降解使油氣流動(dòng)通道通暢。現(xiàn)場(chǎng)表達(dá)的方式很多，如井下作業(yè)前后的產(chǎn)量相當(dāng)、表皮因數(shù)小、污染半徑小等很多表達(dá)方法。室內(nèi)通常用滲透率恢復(fù)值表征，實(shí)質(zhì)是壓力流量的折算值。

過(guò)得關(guān)，是材料在生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯藏、使用和廢棄過(guò)程中對(duì)環(huán)境無(wú)害，指封堵材料無(wú)毒無(wú)害整個(gè)過(guò)程以及運(yùn)輸保存符合化學(xué)品安全標(biāo)準(zhǔn)。一般情況下，測(cè)試生物毒性、可降解性以及可排放性。現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)測(cè)試的方法相同。

用得起，是從投入產(chǎn)出的角度看，用戶有效益，指和油氣井產(chǎn)出量相匹配的材料價(jià)格。不僅僅是封堵材料的價(jià)格，還包括材料在應(yīng)用時(shí)需要特殊作業(yè)的配套工藝所負(fù)擔(dān)的費(fèi)用。室內(nèi)評(píng)價(jià)時(shí)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的費(fèi)用計(jì)算。

有了性能指標(biāo)，與之相對(duì)應(yīng)的是這些性能指標(biāo)的測(cè)試方法。因此，也依據(jù)五得性能，將化學(xué)封堵材料的性能評(píng)價(jià)方法分成封得住、穩(wěn)得起、流得出、過(guò)得關(guān)和用得起等5 類方法。

1.1 材料封得住的性能評(píng)價(jià)方法

封得住的測(cè)量參數(shù)是封堵的壓力和流量。在一定流量下，進(jìn)出口兩端壓力差即是材料是否封得住的參數(shù)。同樣，進(jìn)出口壓力不變的情況下，流體流過(guò)封堵對(duì)象的體積，也是評(píng)價(jià)指標(biāo)。因此，材料是否封得住，與封堵對(duì)象有關(guān)，也與封堵材料的性能有關(guān)。

1.1.1 模擬儲(chǔ)層尺度測(cè)試方法

API 標(biāo)準(zhǔn)雖然提出了對(duì)比材料之間封堵能力的方法，但目前多數(shù)室內(nèi)評(píng)價(jià)者都有自己對(duì)接現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景以滿足工程需要的評(píng)價(jià)方法。用以模擬現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的常規(guī)儲(chǔ)層模擬設(shè)備主要是放置直徑25、38 mm 巖樣的巖心夾持器，除了橋堵材料和評(píng)價(jià)用的50 mm 模具外筒外，一般不能模擬注入過(guò)程，這就不能模擬封堵材料能不能注入井筒。為研究封堵材料泵入井筒的過(guò)程，建立直徑25、38、50、75、100mm 鋼制裂縫巖心封堵評(píng)價(jià)系統(tǒng)，通過(guò)更換夾持器特別是大尺寸管線，避免封堵材料堵塞管線造成封堵壓力不可信，實(shí)現(xiàn)任意粒徑顆粒材料評(píng)價(jià)。

如圖1 所示，夾持器與其配套的帶縫巖心柱塞最大直徑為100 mm，其造縫的長(zhǎng)度和深度能夠很好體現(xiàn)封堵材料的封堵狀況，同時(shí)，寬度是較大的楔形縫，也會(huì)形成較好的梯度；管線的內(nèi)徑與常規(guī)不同，封堵材料經(jīng)過(guò)的管線都使用25 mm 的管線，保證大粒徑材料順利通過(guò)；采用模塊式設(shè)計(jì)，可以研究不同直徑的巖心和不同尺度的裂縫影響壓力和流量的程度；采用氣泵和壓力容器以及恒速恒壓泵，穩(wěn)定了壓力或者流量。

在實(shí)際應(yīng)用中，該評(píng)價(jià)系統(tǒng)成功測(cè)試了鄂爾多斯碳酸鹽巖修井用超大顆粒封堵效果和壓裂用封堵射孔孔眼材料的封堵性能。

1.1.2 模擬封堵對(duì)象形態(tài)測(cè)試方法

封堵對(duì)象不同，封堵材料的封堵機(jī)理也有差異，所用的方法更需要區(qū)別對(duì)待。封堵材料的承壓能力與封堵對(duì)象、材料、輸送載體有關(guān)，更與封堵要求的目標(biāo)有關(guān)。裂縫一般通過(guò)金屬縫板、人造巖心與陶瓷砂盤［7］制作，優(yōu)點(diǎn)在于易重復(fù)制作，均質(zhì)性強(qiáng)，巖心間的差異對(duì)封堵材料影響較小，適合封堵材料的研發(fā)階段。填砂管裝填時(shí)人為可控性強(qiáng)，可模擬地層中的高滲低滲等非均質(zhì)特性。

模擬封堵裂縫時(shí)通常利用人造裂縫巖心實(shí)現(xiàn)寬度1～2 mm 裂縫封堵問(wèn)題模擬。加工巖心擴(kuò)展貫穿型裂縫可模擬地層通道中暫堵對(duì)象的結(jié)構(gòu)。Wang等2022 年使用裂縫寬度為0.71～1.36 mm 的巖心模擬裂縫性地層，記錄不同封堵階段巖心滲透率以評(píng)價(jià)其總體封堵效果［8］。

模擬封堵孔隙通道時(shí)通常利用填砂（砂床、填砂管）、陶瓷砂盤、天然或人造巖心作為模具模擬地下孔隙型地層。

馬超等使用填砂管模擬地層，檢測(cè)凍膠的氣密性［9］。選擇填砂管是因?yàn)椋钌肮茉谘b填過(guò)程中，可人為調(diào)節(jié)裝填的緊密程度，操作簡(jiǎn)單，但由于人工填充使用的壓力不同，壓實(shí)程度差異較大，需要填充多個(gè)滲透率相似的填砂管時(shí)，可重復(fù)性差，并可能存在填充不均勻?qū)е碌奶钌肮芊蔷|(zhì)性強(qiáng)的情況。

張宗偉等用人造巖心柱塞模擬地層，測(cè)試靜置前后絨囊封堵劑的承壓性能，評(píng)價(jià)該體系封堵穩(wěn)定性隨時(shí)間的變化［10］。

王曉軍等選用不同滲透率的陶瓷砂盤作為滲濾介質(zhì)，解決了高溫高壓下封堵效果測(cè)試問(wèn)題［11］。均勻攪拌的水泥砂漿和陶瓷砂漿形成的模具均質(zhì)性強(qiáng)，易于重復(fù)制作。

于軍泉等分別測(cè)試質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4% 共聚物溶液和4% 鹽水溶液驅(qū)替天然頁(yè)巖巖心的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)檢測(cè)入口壓力的增加情況間接反映水分滲入量評(píng)價(jià)封堵能力［12］。李建偉等使用塔北地區(qū)儲(chǔ)層巖心進(jìn)行巖心濾失實(shí)驗(yàn)，以凝膠濾失量評(píng)價(jià)承壓能力［13］。使用真實(shí)巖心是期望能更好地反映實(shí)際地層的通道情況，但一般取至地面的巖心物性和地下原始狀態(tài)差異較大。地層露頭差距更大。

1.1.3 模擬封堵材料體系測(cè)試方法

封堵承壓能力除了與封堵對(duì)象的特征相關(guān)外，還與流體的特征有關(guān)。為確保所選封堵材料能夠進(jìn)入目標(biāo)通道，需要評(píng)價(jià)承載封堵材料的流動(dòng)介質(zhì)。研究人員將材料分為自身具備載體性質(zhì)的封堵材料與自身不具備載體能力的封堵材料兩類。

自身具備載體性質(zhì)即自身能直接滿足“泵”、“送”要求，通常直接驅(qū)替測(cè)試模擬封堵對(duì)象，獲得壓力和流量即可。以壓力為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用正向驅(qū)替封堵材料，記錄入口驅(qū)壓隨時(shí)間的變化；以流量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用相同流速進(jìn)行穩(wěn)定驅(qū)替，記錄不同材料承壓起效時(shí)間；綜合考慮壓力和流量評(píng)價(jià)指標(biāo)，需同時(shí)測(cè)定出入口壓力和出口端流量。常見自身具備載體性質(zhì)的材料包括氯化鉀溶液、低固相聚合物鉆井液、絨囊流體等。此外，也有將自身具備載體性質(zhì)的材料與其他流體混合后再進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法，如廖奉武將亞微米封堵劑加入清水，監(jiān)測(cè)巖心壓力變化評(píng)價(jià)封堵性能［14］。但該方法測(cè)試的性能會(huì)受到兩者的混合比例影響。

不具備自身輸送能力的封堵材料常用評(píng)價(jià)方法是與其他具有懸浮性流體混合，因此在測(cè)試前需要先評(píng)價(jià)懸浮性能、流動(dòng)性能和抗壓強(qiáng)度等。常見的不具備自身輸送能力的封堵材料主要包括顆粒類、纖維類材料。將此類材料與聚合物溶液、高分子溶液等具備攜帶能力材料混合后進(jìn)行測(cè)試評(píng)價(jià)。測(cè)試混合流體能更有效反映實(shí)際應(yīng)用中性能表現(xiàn)，但這種性能表現(xiàn)既包含材料也包含流體，不利于單獨(dú)評(píng)價(jià)材料，需要單獨(dú)測(cè)試載體的承壓能力。

也有直接使用材料驅(qū)替測(cè)試，如杜征鴻等將固體納米封堵劑驅(qū)替天然頁(yè)巖巖心，以驅(qū)替壓力穿透巖心時(shí)間評(píng)價(jià)封堵性能［15］。但有時(shí)存在驅(qū)替不到位的問(wèn)題。Jia 等在人工裂縫鋼芯容器中加入納米復(fù)合凝膠的初始溶液，加熱凝膠完全凝固后，再開始驅(qū)替觀察凝膠損失和壓降［16］。這顯然與現(xiàn)場(chǎng)施工有一定差距。

1.2 承壓穩(wěn)得起的參數(shù)評(píng)價(jià)方法

封堵材料保持井筒安全的時(shí)間反映了材料承壓穩(wěn)定性能。通常情況下，封堵材料會(huì)受到來(lái)自封堵層位以淺井筒液柱正向壓力、地層油氣的負(fù)向壓力、環(huán)境溫度導(dǎo)致的材料封堵性能變化以及壓力波動(dòng)的影響。因此，測(cè)試承壓穩(wěn)定性的方法一般不考慮環(huán)境，考慮現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用則要考慮封堵的環(huán)境條件。

1.2.1 模擬封堵材料承受液柱壓力作用時(shí)間測(cè)試方法

儲(chǔ)層封堵材料為構(gòu)建安全井筒環(huán)境需要將井筒填滿流體，以形成易觀察、易控制的作業(yè)環(huán)境。因此需要封堵材料具備一定的承壓能力。

評(píng)價(jià)封堵材料雙向承壓能力常用方法是通過(guò)正注后反向驅(qū)替，測(cè)試承壓能力。鄭力會(huì)等用氮?dú)夥打?qū)巖心，記錄反驅(qū)壓力和氣體流量，用于評(píng)價(jià)封堵穩(wěn)定時(shí)間，模擬液柱作用和地層流體的作用［17］。Jia 等用氮?dú)夥聪蝌?qū)替巖心，記錄巖心傷害率與返排時(shí)間關(guān)系評(píng)估封堵承壓時(shí)間和返排后滲透率恢復(fù)情況［18］。后鄭力會(huì)等改良常規(guī)的封堵材料評(píng)價(jià)儀器，通過(guò)調(diào)節(jié)回壓、圍壓和驅(qū)壓，在不同回壓、相同驅(qū)替壓差條件下測(cè)試材料封堵能力，結(jié)果顯示實(shí)際封堵過(guò)程考慮地層能量?jī)?yōu)化封堵材料封堵穩(wěn)定性是合適的［19］。

1.2.2 模擬封堵材料承受環(huán)境作用時(shí)間測(cè)試方法

天然氣井儲(chǔ)層比油水井封堵情況更復(fù)雜的原因是天然氣存在。封堵材料在封堵通道中的穩(wěn)定性還受到環(huán)境影響。在一定地下溫度、壓力和作業(yè)工序下，部分封堵材料的性能遭到破壞，因此穩(wěn)定性評(píng)價(jià)需測(cè)試在實(shí)際作業(yè)環(huán)境參數(shù)下的承壓能力變化。

Yan 等通過(guò)間歇性注入封堵劑，模擬井下條件下封堵劑承壓穩(wěn)定性，記錄各驅(qū)替階段封堵壓力和出口處的濾失量［20］。劉峰等模擬現(xiàn)場(chǎng)注清水、注絨囊、返排清水、返排氣體的工序過(guò)程，以不同驅(qū)替過(guò)程的壓力差作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)絨囊修井液封堵性能［21］。許成元等考慮地層壓力、溫度變化和生產(chǎn)前解堵需求，提取堵漏材料性能參數(shù)，通過(guò)層次分析法系統(tǒng)評(píng)價(jià)材料，發(fā)現(xiàn)增加數(shù)據(jù)定量化計(jì)算更有利于各種條件下的材料選擇［22］。可見室內(nèi)不同作業(yè)參數(shù)測(cè)試時(shí)，模擬實(shí)際施工環(huán)境測(cè)試不可或缺。

封堵完成后，井筒內(nèi)液柱壓力會(huì)隨地層能量補(bǔ)充及工序操作變化，承壓性能也會(huì)隨之變化。特別是儲(chǔ)氣庫(kù)井，常伴隨著同一井筒注采導(dǎo)致氣井壓力波動(dòng)范圍增大，需要通過(guò)周期性正反注入壓力變化評(píng)價(jià)材料封堵后抵抗壓力變化的能力。因此，建立在變壓力條件下封堵材料承壓能力的評(píng)價(jià)機(jī)制顯得尤為重要。

廖奉武等2019 年用注入壓力模擬鉆井液井底壓差，用經(jīng)過(guò)封堵材料驅(qū)替后的填砂管測(cè)試封堵率隨壓力的變化情況，反映封堵材料抗高壓的能力，以此評(píng)價(jià)封堵材料在變壓力條件下的封堵性能［23］。變壓力變時(shí)間會(huì)破壞穩(wěn)定性，但封堵材料應(yīng)對(duì)這種變化的能力尚沒有明確的指標(biāo)。

可見，封堵材料封堵成功后的穩(wěn)定性通常通過(guò)時(shí)間和壓力來(lái)確定。其主要測(cè)試方法是模擬井下實(shí)際條件來(lái)評(píng)估材料的穩(wěn)定性。這些條件包括液柱壓力、環(huán)境溫度和地層壓力變化等。測(cè)試重點(diǎn)在于材料在長(zhǎng)期承受壓力以及在非常態(tài)操作（如注采、壓力波動(dòng)） 下的性能表現(xiàn)。此外，環(huán)境因素對(duì)封堵材料性能的影響也被考慮在內(nèi)。因此，全面的評(píng)估和測(cè)試是確保封堵材料有效性和可靠性的關(guān)鍵。

1.3 油氣流得出的復(fù)產(chǎn)性能評(píng)價(jià)方法

室內(nèi)大多以滲透率恢復(fù)值作為油氣流得出的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。理想的封堵材料在完成任務(wù)后，進(jìn)入井筒，然后從井筒排出，避免殘留材料影響儲(chǔ)層產(chǎn)量。在現(xiàn)場(chǎng)，復(fù)產(chǎn)后井口壓力和產(chǎn)能是評(píng)估儲(chǔ)層作業(yè)后流得出的關(guān)鍵指標(biāo)。因此，室內(nèi)用滲透率、入口反向壓力值和材料返出體積評(píng)價(jià)復(fù)產(chǎn)性能。

1.3.1 測(cè)試反向油氣驅(qū)壓差、流量或者滲透率方法

工作液侵入地層，如其性質(zhì)與儲(chǔ)層巖石、地下流體或者是地下環(huán)境不配伍，會(huì)造成絕對(duì)滲透率降低或者相對(duì)滲透率降低。

為評(píng)估封堵材料封堵后儲(chǔ)層流體保護(hù)能力及預(yù)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)能恢復(fù)能力，采用測(cè)定封堵前后巖心的滲透率變化評(píng)價(jià)封堵材料對(duì)產(chǎn)能的影響，盡管都在用，但其與非均質(zhì)地層契合度很低。

儲(chǔ)層損害評(píng)價(jià)主要通過(guò)巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，包括一般巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)和模擬井下條件的動(dòng)態(tài)流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，依據(jù)室內(nèi)測(cè)定滲透率變化判定儲(chǔ)層損害程度。這些是把儲(chǔ)層作為均質(zhì)地層測(cè)試的。鄭力會(huì)等測(cè)試各向非均質(zhì)的破碎性儲(chǔ)層的儲(chǔ)層傷害程度時(shí)，室內(nèi)引入流量法［24］模擬地層的產(chǎn)量，尋找流量損害率與滲透率損害率相等當(dāng)量，稱此時(shí)流量為等當(dāng)流量，以解決地層非均質(zhì)難題，特別是對(duì)多層開采的儲(chǔ)層解決了不同儲(chǔ)層的滲透率變化無(wú)法測(cè)試難題［19］。

沈云波等以氮?dú)鉁y(cè)量巖心在絨囊修井液作用前后的滲透率，評(píng)價(jià)儲(chǔ)層傷害表征作業(yè)后油氣是否流得出［25］。Jia 等測(cè)得原始滲透率后，使用納米復(fù)合發(fā)泡凝膠正向加壓，記錄壓力變化和流體滴出情況，以及反正流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，以研究滲透率恢復(fù)情況，評(píng)估修井液地層損害［26］。Zhang 等測(cè)試了固相影響地層巖心滲透率的程度，發(fā)現(xiàn)固相顆粒封堵巖心后的傷害率為13.8%～23.5%，由此提出控制固相顆粒含量的建議［27］。

黨冰華在酸化中采用滲透率恢復(fù)變化評(píng)價(jià)天然氣滲流通道微裂縫導(dǎo)流能力［28］。熊穎等采用天然和人工壓裂兩種巖心測(cè)試了凝膠溶液驅(qū)替前后巖心滲透率變化，以評(píng)價(jià)地層傷害程度［29］。雖然是通過(guò)有效滲透率下降值定量評(píng)價(jià)氣藏儲(chǔ)層傷害程度，但以上方法均是以滲透率差異作為儲(chǔ)層傷害評(píng)價(jià)。

不同的產(chǎn)層，需要不同的測(cè)試方法，如煤層氣需要考慮氣體解吸、擴(kuò)散和滲透等傷害，為此研制了解析擴(kuò)散滲透?jìng)Τ潭日w測(cè)試系統(tǒng)，如圖2 所示，主要由氣相色譜儀、氫氣發(fā)生器、氧氣發(fā)生器、巖心夾持器、手搖泵、氣體容器等組成。

實(shí)驗(yàn)開始，由煤層巖心作為本次測(cè)試巖心，將直徑25 mm（38 mm、50 mm） 巖心放入巖心夾持器中，利用手搖泵進(jìn)行環(huán)壓施壓，夾持器出口端接氣體流量器（檢測(cè)出口流量大小） 與針形閥（可將出口端密封），巖心夾持器注入端接入氮?dú)猓玫獨(dú)鈱?duì)煤層巖心進(jìn)行飽和（出口流量與注入流量相同視為飽和），飽和完成后將入口氮?dú)饧俺隹诹髁坑?jì)與針形閥關(guān)閉，使夾持器形成密封狀態(tài)。

氣體容器中裝滿2 L（氣體容器的設(shè)計(jì)容量） 的氦氣，將密封狀態(tài)下的夾持器出口端與氣體容器A 口連接，中間利用針形閥隔斷避免飽和氣體滲入，氣體容器B 口與氣相色譜儀連接。

完成后，將巖心夾持器與氣體容器間的針形閥打開，使飽和氣體與氦氣混合，最后利用氣相色譜儀對(duì)氣體容器中的氣體進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)色譜分析可得出氦氣中的飽和氣體保留時(shí)間和組分濃度等測(cè)試結(jié)果，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

需要注意的是，測(cè)試前要將氮?dú)馀c氦氣進(jìn)行標(biāo)定，將兩種氣體的濃度進(jìn)行保存，以便后續(xù)測(cè)試。

測(cè)量過(guò)程中，調(diào)節(jié)壓差測(cè)試解吸傷害，調(diào)節(jié)濃度差測(cè)試擴(kuò)散傷害，等流量法測(cè)試滲透率傷害。然后用封堵材料封堵飽和后的巖心柱塞，再做一次解吸傷害、擴(kuò)散傷害和滲透率傷害實(shí)驗(yàn)。這樣就實(shí)現(xiàn)了整體評(píng)價(jià)煤層氣封堵前后的產(chǎn)量傷害程度。

1.3.2 測(cè)試封堵材料返出的質(zhì)量或者體積方法

暫堵使封堵材料在近井區(qū)域形成接近“0”滲透率的封堵帶，避免固液進(jìn)入儲(chǔ)層。作業(yè)完成后，通過(guò)射孔、化學(xué)溶解和返排手段解堵，恢復(fù)油氣流動(dòng)。理想的儲(chǔ)層封堵材料則是自動(dòng)解除封堵。

室內(nèi)實(shí)驗(yàn)正向封堵后，通過(guò)反向壓力使材料返排，并測(cè)試其返排率，部分材料會(huì)進(jìn)行化學(xué)處理后再測(cè)返排率。自然返排率和一定濃度鹽酸處理后的酸洗返排率常用于評(píng)估儲(chǔ)層保護(hù)效果。室內(nèi)返排率測(cè)試時(shí)，用量筒測(cè)量流體型封堵材料體積，用天平稱量固體型封堵材料質(zhì)量，以對(duì)比封堵前后變化。

1.3.3 反向測(cè)試地層流體出口壓力方法

封堵材料需確保作業(yè)結(jié)束后封堵層在儲(chǔ)層壓力下可返排。因此，要測(cè)定返排啟動(dòng)壓力，確定恢復(fù)生產(chǎn)最小的生產(chǎn)壓差。通常通過(guò)評(píng)估封堵材料在封堵裂縫或巖心后的反向承壓能力來(lái)實(shí)現(xiàn)［30］。較低的啟動(dòng)壓力值有助于快速恢復(fù)巖心滲透率至封堵前的數(shù)值。加壓使封堵材料形成封堵層，然后反向驅(qū)替實(shí)驗(yàn)測(cè)定巖心滲透率恢復(fù)的啟動(dòng)壓力。測(cè)試指標(biāo)包括反向驅(qū)替壓力、封堵層突破壓力或滲透率達(dá)到初始值時(shí)的壓力值。

劉雪峰等使用鹽水模擬解堵，記錄鹽水反向驅(qū)替封堵后的巖心兩端壓差和流量與時(shí)間的關(guān)系，壓差增加到一定值后驟降，同時(shí)出口流下第一滴液體時(shí)，記錄此時(shí)壓力為啟動(dòng)壓力［31］。

1.4 毒性過(guò)得關(guān)環(huán)保指標(biāo)評(píng)價(jià)方法

毒性作為環(huán)保主要指標(biāo)之一，隨著環(huán)保要求不斷提升，成為油田施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試重點(diǎn)。封堵材料應(yīng)具備環(huán)境友好性，返出物需符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的生物毒性、生物降解性和重金屬含量等要求。

1.4.1 測(cè)試封堵材料生物毒性指標(biāo)方法

生物毒性評(píng)估了封堵材料影響生態(tài)環(huán)境的程度。根據(jù)Q/SY 17111—2019 標(biāo)準(zhǔn)，毒性等級(jí)分為劇毒、重毒、中毒、微毒和無(wú)毒，且定義了無(wú)毒的半數(shù)效應(yīng)濃度，即EC50＞25 000 mg/L。

魏千盛等按照GB/T 15441—1995 標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定了一種頁(yè)巖地層環(huán)保型納米封堵劑生物毒性［32］。周井紅等將遇水膨脹堵漏劑的固體樣品在100 mL 水中熱滾24 h 后，按照SY/T 6787—2010 標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估生物毒性［33］。

1.4.2 測(cè)試封堵材料生物需氧量指標(biāo)方法

生物降解性用于考察封堵材料長(zhǎng)期影響周圍環(huán)境程度。根據(jù)測(cè)試中有無(wú)游離氧存在，一般可將生物降解性評(píng)價(jià)方法分為好氧生物降解法和厭氧生物降解法兩大類。

（1） 好氧生物降解法，是在游離氧存在的條件下，評(píng)估有機(jī)物被好氧微生物降解的難易程度。在有氧條件下，有機(jī)物的生物降解速率較快，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)評(píng)估出有機(jī)物的生物降解性。

（2） 厭氧生物降解法，是指有機(jī)物降解法。有機(jī)物厭氧降解過(guò)程經(jīng)歷2 個(gè)階段。第一階段是高分子量有機(jī)化合物降解為低分子中間產(chǎn)物；第二階段是中間產(chǎn)物進(jìn)一步降解，最終生成甲烷和二氧化碳。

目前國(guó)際上比較通用的方法是通過(guò)BOD5/CODcr來(lái)表征工作液及材料的生物降解性。測(cè)定封堵劑可降解性時(shí)，BOD5（Biochemical Oxygen Demand，生化需氧量） 的測(cè)定參照國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)HJ 505—2009， CODcr（Dichromate Oxidizability， 化學(xué)需氧量） 的測(cè)定參照HJ 828—2017。通常測(cè)定生物降解性以BOD5/CODcr 的比值為指標(biāo)。不小于0.05 為易降解，0.01～0.05 為較難降解，小于0.01 難降解。

1.4.3 測(cè)試封堵材料廢棄物可排放指標(biāo)方法

重金屬是有害物質(zhì)，可在生物體內(nèi)累積，引發(fā)環(huán)境毒性。重金屬測(cè)試一般使用分光光度計(jì)法，參照GB 15618—2018 和SY/T 6787—2010 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。若所有測(cè)試的重金屬濃度均低于世衛(wèi)組織標(biāo)準(zhǔn)，則表明封堵劑及其返出物環(huán)保友好，無(wú)負(fù)面環(huán)境影響。

盡管有關(guān)環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)很多，但核心標(biāo)準(zhǔn)是GB8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，其測(cè)試內(nèi)容包括pH 值、色度、石油類含量、生化需氧量、懸浮物、揮發(fā)物、硫化物、磷酸鹽、氰化物、氨氮、陰離子表面活性劑、氟化物等13 項(xiàng)，測(cè)試?yán)眉t外分光光度計(jì)法和固液分離法，相關(guān)指標(biāo)可參考標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，以當(dāng)?shù)匾蠖ā?/p>

最新的土壤和沉積物19 種金屬元素總量的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)HJ 1315—2023 中，評(píng)估污水和污泥中的銀（Ag）、砷（As）、鋇（Ba）、鈹（Be）、鉍（Bi）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、鈷（Co）、銅（Cu）、鋰（Li）、錳（Mn）、鉬（Mo）、鎳（Ni）、銻（Sb）、鍶（Sr）、鉛（Pb）、鉈（Tl）、釩（V） 和鋅（Zn） 共19 種金屬元素，要求以上金屬元素含量分布低于0.08～20 mg/kg。

1.5 價(jià)格用得起的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評(píng)價(jià)方法

單劑的單價(jià)及用量是封堵材料的主要成本，材料運(yùn)輸儲(chǔ)存、泵注設(shè)備、返排處理等費(fèi)用是材料使用的次要成本。經(jīng)濟(jì)成本核算也是材料能否合理使用的重要指標(biāo)之一。

1.5.1 單井使用封堵材料的方案經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法

評(píng)價(jià)單井方案的經(jīng)濟(jì)性，通常是措施的有效期和措施收益，以除去增量成本后單井經(jīng)濟(jì)性是否大于0 為最基本指標(biāo)。目前，沒有明確的計(jì)算方法報(bào)道，只是考慮成本而已。

1.5.2 封堵措施后投入產(chǎn)出比評(píng)價(jià)方法

封堵只是為后續(xù)作業(yè)提供作業(yè)環(huán)境，一般不單獨(dú)計(jì)算封堵投入產(chǎn)出比，而是整體考慮井下措施后投入產(chǎn)出比。具體是，措施投入與措施增量的產(chǎn)出比值。需要考慮長(zhǎng)期采取措施時(shí)措施投入回收期，需要考慮以措施的收益抵償措施投入所需的時(shí)間。通常要求投入產(chǎn)出比大于1.2。

封堵相關(guān)的總體成本研究的相關(guān)論文較少，對(duì)于一些價(jià)格比較高，但加量少、效果好如納米封堵材料［34］，則是因?yàn)閱蝺r(jià)高制約了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用規(guī)模化。作為其他作業(yè)的輔助材料，封堵材料的經(jīng)濟(jì)性無(wú)法離開整個(gè)項(xiàng)目單獨(dú)評(píng)價(jià)，因而不能只考慮投資費(fèi)用。需要全面反映項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性，評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：以時(shí)間單位計(jì)量的時(shí)間型指標(biāo)、以貨幣單位計(jì)量的價(jià)值型指標(biāo)和反映資金利用效率的效率型指標(biāo)，如投資收益率、內(nèi)部收益率、凈現(xiàn)值指數(shù)等。

2 封堵材料性能評(píng)價(jià)方法討論

以現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)施工順序?yàn)橹骶€，將封堵材料評(píng)價(jià)指標(biāo)確定為封得住、承壓穩(wěn)得起、油氣流得出、環(huán)保過(guò)得關(guān)以及價(jià)格用得起等五大類。但單一評(píng)價(jià)指標(biāo)僅能評(píng)價(jià)材料部分性能，依然不能入井應(yīng)用。

若僅考慮封堵性能，而忽視復(fù)產(chǎn)能力，封堵材料無(wú)法返排，油氣層傷害嚴(yán)重、產(chǎn)量下降甚至不能再生產(chǎn)，也不能接受。由于儲(chǔ)層產(chǎn)能不同，油氣產(chǎn)量帶來(lái)的價(jià)值不能承受低于投入產(chǎn)出比底線的封堵費(fèi)用，材料難推廣。同樣，封堵材料在使用過(guò)程中傷害人員及環(huán)境不友好，也是不可接受的。所以整體評(píng)價(jià)這5 類指標(biāo)并滿足用戶需求，才是最佳選擇。

2.1 五類指標(biāo)評(píng)價(jià)得越多，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用成功率越高

為進(jìn)一步比較評(píng)價(jià)指標(biāo)的建立是不是有益于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，嘗試?yán)弥袊?guó)知網(wǎng)的封堵材料文獻(xiàn)分析成功率，豐富工程地質(zhì)一體化的內(nèi)涵。

中國(guó)知網(wǎng)1985—2023 年，封堵材料相關(guān)材料封得住、承壓穩(wěn)得起、油氣流得出、環(huán)保過(guò)得關(guān)和價(jià)格用得起的文獻(xiàn)分別為213、529、211、26、15 篇。統(tǒng)計(jì)5 類指標(biāo)涉及相關(guān)關(guān)鍵詞的文獻(xiàn)數(shù)量。由圖3 可看出，材料封得住相關(guān)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞的高頻詞為鉆井液（17 篇）、封堵性（17 篇）、封堵劑（15 篇），承壓穩(wěn)得起相關(guān)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞的高頻詞為油基鉆井液（26 篇）、水基鉆井液（19 篇）、鉆井液（19 篇），油氣流得出相關(guān)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞的高頻詞為鉆井液（24 篇）、儲(chǔ)層保護(hù)（14 篇）、鉆井液技術(shù)（11 篇），環(huán)保過(guò)得關(guān)相關(guān)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞的高頻詞為鉆井液（5 篇） 和環(huán)保型（5 篇），成本用得起相關(guān)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞的高頻詞為帶壓封堵（2 篇） 和深部調(diào)剖（2 篇）。

從圖3 可以看出，材料封得住、承壓穩(wěn)得起、油氣流得出、環(huán)保過(guò)得關(guān)和價(jià)格用得起等5 個(gè)方面全部滿足要求通常是做不到的。趙素麗等在研究中同樣發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的一些認(rèn)識(shí)，雖然通過(guò)研究克服了發(fā)現(xiàn)的難點(diǎn)，但難點(diǎn)解決后，新難點(diǎn)又產(chǎn)生［35］。說(shuō)明不可能全面評(píng)價(jià)，但單一評(píng)價(jià)指標(biāo)不能有效反映材料整體性能，會(huì)影響封堵材料的應(yīng)用。

利用大數(shù)據(jù)篩選包含封堵材料的2 570 篇文獻(xiàn)，含有應(yīng)用成功案例的文獻(xiàn)共計(jì)400 篇。分別統(tǒng)計(jì)2 570 篇文獻(xiàn)、400 篇包含應(yīng)用成功案例的文獻(xiàn)中，使用評(píng)價(jià)指標(biāo)的文獻(xiàn)數(shù)量和使用不同數(shù)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的封堵材料應(yīng)用成功率。由表1 可以看出，統(tǒng)計(jì)包含1， 2， …， 5 類評(píng)價(jià)指標(biāo)的文獻(xiàn)分別為2 570、780、94、34、9 篇，與其相對(duì)應(yīng)的應(yīng)用成功案例的文獻(xiàn)數(shù)量分別為400、138、21、14、7 篇。

利用包含應(yīng)用成功案例文獻(xiàn)數(shù)量除以對(duì)應(yīng)封堵材料相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量，得出不同數(shù)量評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)用成功率分別為16%、18%、22%、41%、78%。使用評(píng)價(jià)指標(biāo)越多，應(yīng)用成功的比例越高。評(píng)價(jià)5 項(xiàng)指標(biāo)時(shí)的應(yīng)用成功率比評(píng)價(jià)1 項(xiàng)的應(yīng)用成功率高62%。進(jìn)一步分析5 類評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)用的數(shù)量和成功率的增長(zhǎng)速度，如圖4 所示。可以看出，隨著評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)量的增加，封堵材料應(yīng)用成功率不斷上升。應(yīng)用成功率多項(xiàng)式擬合為

Y1 = 0：0186x3-0：1093x2 +0：2375x （1）

式中，Y1為應(yīng)用成功率；x 為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)量。

從式（1） 可以看出，用三次方程擬合，其回歸確定系數(shù)接近于1，表明趨勢(shì)合理。評(píng)價(jià)指標(biāo)3 個(gè)之前，即僅評(píng)價(jià)封堵材料的工程指標(biāo)：封得住、穩(wěn)得起和流得出等，應(yīng)用成功率為10%～22%，即20% 左右。通過(guò)式（1） 的斜率計(jì)算增長(zhǎng)速度，每增加一類評(píng)價(jià)指標(biāo)，增長(zhǎng)率分別為13%、22%。但考慮環(huán)保指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)后，應(yīng)用成功率分別為41% 和78%，增長(zhǎng)率為86%、90%。

可見，工程參數(shù)滿足需求，是封堵材料的基本要求，只有再考慮環(huán)保和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)后，成功率開始大幅度增加。這不僅從數(shù)據(jù)上印證了5 類評(píng)價(jià)指標(biāo)整體評(píng)價(jià)的必要，而且還定量指出了社會(huì)越來(lái)越重視安全環(huán)保，因此封堵材料的發(fā)展方向是開發(fā)安全環(huán)保的封堵材料。

2.2 一次性評(píng)價(jià)的性能越多，投入應(yīng)用時(shí)間越短

封堵材料的應(yīng)用時(shí)間包括開發(fā)材料時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)所需時(shí)間，投入應(yīng)用前根據(jù)實(shí)際需求增加的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)所需時(shí)間，應(yīng)用效果欠佳后進(jìn)行材料優(yōu)化重復(fù)實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間。因此，增加的實(shí)驗(yàn)時(shí)間和成功率直接影響應(yīng)用時(shí)間。通過(guò)大數(shù)據(jù)分析現(xiàn)有文獻(xiàn)中測(cè)試每類評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)時(shí)間， 并參考SY/T 5358—2010《儲(chǔ)層敏感性流動(dòng)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方法》、GB/T 13610—2020《天然氣的組成分析 氣相色譜法》、SY/T5350—2009《鉆井液用發(fā)泡劑評(píng)價(jià)程序》、GB/T23561—2009《煤和巖石物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)定方法》、BS ISO 10416：2008《石油和天然氣工業(yè).鉆探泥漿.實(shí)驗(yàn)室測(cè)試》、SY/T 5336—2019《巖心分析方法》等實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)文中明確提到測(cè)試時(shí)間的，以文中時(shí)間為準(zhǔn)，對(duì)提到實(shí)驗(yàn)未指明具體實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)間，查詢相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其余缺失測(cè)試時(shí)間，以平均值代替，整理各實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間，部分結(jié)果見表2。

統(tǒng)計(jì)文獻(xiàn)中的具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，結(jié)合表2 中對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)所需實(shí)驗(yàn)時(shí)間，用項(xiàng)目乘以實(shí)驗(yàn)時(shí)間并求和得到項(xiàng)目的總時(shí)間，再除以對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)量，得到測(cè)試不同數(shù)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的平均實(shí)驗(yàn)時(shí)間。從表3 可以看出，測(cè)試1 類評(píng)價(jià)指標(biāo)所需平均實(shí)驗(yàn)時(shí)間為45h，增加至2 類評(píng)價(jià)指標(biāo)平均實(shí)驗(yàn)時(shí)間為77 h，增加時(shí)間32 h。用增加時(shí)間32 h 除以45 h，計(jì)算得到增加1 類評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)時(shí)間增長(zhǎng)率為71%。同理可得，測(cè)試3、4、5 類評(píng)價(jià)指標(biāo)平均實(shí)驗(yàn)時(shí)間分別為122 h、161 h、212 h，對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間增長(zhǎng)率分別為58%、32%、31%。隨著評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)量增加，所用時(shí)間不斷增加，但由于評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中一些步驟可以共同完成，隨著評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)量增加，增加的實(shí)驗(yàn)時(shí)間增長(zhǎng)率并沒有一直上升。

增加測(cè)試評(píng)價(jià)指標(biāo)會(huì)導(dǎo)致時(shí)間成本增加，為了討論增加測(cè)試指標(biāo)帶來(lái)實(shí)驗(yàn)時(shí)間的增加與增加測(cè)試指標(biāo)帶來(lái)應(yīng)用成功率的增加，對(duì)比增加評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)時(shí)間增長(zhǎng)率和增加評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用成功增長(zhǎng)率，如圖5 所示。

從圖5 可以看出，評(píng)價(jià)3 類指標(biāo)之內(nèi)，即僅評(píng)價(jià)封堵材料的工程指標(biāo)：封得住、穩(wěn)得起和流得出等，時(shí)間增長(zhǎng)率分別為71% 和58%，應(yīng)用成功增長(zhǎng)率提高13%、22%。隨著評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)量的增加，所需實(shí)驗(yàn)時(shí)間不斷增加，但相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)間增加率不斷放緩。利用多項(xiàng)式擬合增加率見式（2） 和式（3）。

Y2 = 0：03x2-0：356x+1：321 （2）

Y3 = 0：0411x2-0：0065x （3）

式中，Y2為時(shí)間增長(zhǎng)率；Y3為應(yīng)用成功增長(zhǎng)率。

式（2） 和式（3） 均為一元二次式，其二次項(xiàng)系數(shù)分別為0.03 和0.041 1，表明應(yīng)用成功增長(zhǎng)率更高。增加評(píng)價(jià)指標(biāo)必然會(huì)導(dǎo)致工作量增加，但對(duì)應(yīng)的應(yīng)用成功率增速更快。增加的實(shí)驗(yàn)時(shí)間對(duì)應(yīng)用時(shí)間負(fù)面影響要低于成功率對(duì)應(yīng)用時(shí)間的正面影響，從圖5 可看到，在評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)量大于3 以后，應(yīng)用成功增長(zhǎng)率大于實(shí)驗(yàn)時(shí)間增長(zhǎng)率，從1 類評(píng)價(jià)指標(biāo)增加至2 類，應(yīng)用成功增長(zhǎng)率為13%，從4 類評(píng)價(jià)指標(biāo)增加至5 類，應(yīng)用成功增長(zhǎng)率為90%。其差值達(dá)到77%。說(shuō)明此時(shí)增加實(shí)驗(yàn)、增加測(cè)試指標(biāo)，其收益更高。因此認(rèn)為綜合評(píng)價(jià)比單一評(píng)價(jià)更具有應(yīng)用價(jià)值，增加評(píng)價(jià)指標(biāo)可降低應(yīng)用時(shí)間，提高應(yīng)用效率。

3 結(jié)論及建議

（1） 利用1 000 余篇文獻(xiàn)，定量指出以現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)施工順序?yàn)橹骶€的封堵材料需要的材料封得住、承壓穩(wěn)得起、油氣流得出、環(huán)保過(guò)得關(guān)及價(jià)格用得起等5 類評(píng)價(jià)指標(biāo)是封堵材料應(yīng)用成功的關(guān)鍵。進(jìn)一步用2 570 篇文獻(xiàn)數(shù)據(jù)分析表明，單一評(píng)價(jià)指標(biāo)無(wú)法支持封堵材料投入應(yīng)用。評(píng)價(jià)指標(biāo)越多，對(duì)封堵材料評(píng)價(jià)越完整，越有利于提高現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用成功率。增加評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)量導(dǎo)致工作量增加，但對(duì)比應(yīng)用成功增加幅度，提高應(yīng)用效率增加的幅度是可以接受的。

（2） 儲(chǔ)層封堵材料種類眾多，評(píng)價(jià)適宜的方法也很多。以現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用成功率為目標(biāo)，結(jié)合文獻(xiàn)調(diào)研與大數(shù)據(jù)方法建立綜合性能評(píng)價(jià)測(cè)試方法，雖然發(fā)現(xiàn)封堵材料現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用率低的原因之一是評(píng)價(jià)指標(biāo)不完整，再次補(bǔ)充評(píng)價(jià)測(cè)試增加了時(shí)間和費(fèi)用，5 項(xiàng)全部測(cè)試的方法在一些簡(jiǎn)單的儲(chǔ)層可能增加不必要的費(fèi)用，但是，并不是所有的封堵材料都必須全面評(píng)價(jià)，如儲(chǔ)層封堵材料在某層位應(yīng)用比較成熟，只是評(píng)價(jià)其中的一類或幾類會(huì)更有效率。

（3） 下一步根據(jù)應(yīng)用對(duì)象，研究適用的評(píng)價(jià)方法，同時(shí)為所有的封堵材料研究提高應(yīng)用成功率的評(píng)價(jià)方法，如不需要考慮儲(chǔ)層保護(hù)性能材料的應(yīng)用成功率與哪些指標(biāo)相關(guān)，用水泥封堵的對(duì)象需要哪些指標(biāo)，都將在以后的研究中結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)需求，分應(yīng)用對(duì)象、分需求指標(biāo)主次研究適合的方法。

致謝

論文形成過(guò)程中，感謝金龍博士對(duì)科技論文評(píng)價(jià)方法提出的建議，感謝北京力會(huì)瀾博能源技術(shù)有限公司破碎性儲(chǔ)層研究中心提供測(cè)試方法相關(guān)數(shù)據(jù)支持，同時(shí)感謝油田現(xiàn)場(chǎng)提供了新技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中需要的環(huán)節(jié)和評(píng)價(jià)要求。