天然裂缝是油气的重要渗流通道,对裂缝性油气藏的高效开发具有重要的意义。天然裂缝的存在还会引发工作液漏失,进而诱发严重储层损害。利用固相材料对裂缝漏失通道进行封堵,是漏失控制的主要方式。研究粗糙缝面裂缝内固相粒子运移与滞留行为,对裂缝性油气藏工作液漏失控制和储层保护具有重要意义。论文针对“粗糙缝面裂缝内固相颗粒运移与滞留机理”这一核心科学问题,利用理论分析、数值模拟和室内实验手段,引入CFD-DEM耦合方法开展颗粒在裂缝中运移与滞留的流-固耦合数值模拟,进行了粗糙缝面裂缝内固相颗粒运移/滞留实验,明确了堵漏材料在裂缝中滞留概率的影响因素,形成了裂缝性储层堵漏材料选择方法。明确了典型裂缝性储层岩样裂缝表面和不同几何形态堵漏材料参数特征。利用非接触式三维激光扫描仪获取裂缝面微凸体三维数据,通过逆向工程等软件进行处理,进行裂缝面三围参数的精细刻画;利用ImageJ图像处理软件对堵漏材料进行粒度分析与形态描述,形成了基于几何参数的堵漏材料分类方法。明确了颗粒浓度、裂缝表面粗糙度对固相颗粒运移与滞留行为的影响。运用CFD-DEM耦合方法开展颗粒在裂缝中运移与滞留的流-固耦合数值模拟。颗粒直径与裂缝宽度比Ro=0.4,摩擦系数f=0.5时,自发产生封堵的临界浓度是8%～10%,浓度低于8%时不能形成封堵。控制颗粒为浓度10%,选取不同摩擦系数f=0,f=0.5,f=0.8。颗粒与裂缝表面摩擦系数越大,裂缝表面越粗糙,颗粒在裂缝中运移时的阻力越大,提高了颗粒的滞留概率,进而提高了封堵可能性及封堵效率。设计并开展了裂缝中固相材料运移/滞留评价实验。实验结果表明,粒级对球状和片状材料在裂缝中滞留行为均有影响,球状材料滞留行为受影响更为显著。对于球状颗粒,当D90值与裂缝水力学宽度相当时,D90/wf比值为0.95～1,材料在裂缝中滞留概率最高,裂缝封堵效果最好。片状颗粒D90/wf最适比值为1.1～1.3,裂缝封堵效果最好。明确了不同几何形态堵漏材料在裂缝中滞留机理。固相颗粒粒级与裂缝宽度匹配时,会迅速发生滞留,对裂缝形成封堵,球状堵漏材料封堵效果受粒级影响显著,适应性较差;片状材料的优点是适应性强、滞留概率高。当片状材料直径大于裂缝宽度时,可水平进入裂缝内部,与裂缝内微凸体相互作用后翻转,在狭窄处形成滞留。提出了基于几何参数的裂缝性储层堵漏材料选择方法。根据数值模拟与室内实验结果,从堵漏材料几何性质出发,提出了堵漏材料选择方法。结合现场实例,验证不同形态堵漏材料在裂缝中滞留机理,证实了堵漏材料选择方法的可靠性。本文研究进一步丰富了钻井完井液漏失控制理论体系,更加明确了堵漏材料关键性能参数,为现有防漏堵漏材料选择提供了依据。