提升偏心环空注水泥顶替效率的浆柱结构优化分析

作     者：陈力力 郭建华 刘森 李斌 薛虎 李亚天 杨谋 CHEN Lili;GUO Jianhua;LIU Sen;LI Bin;XUE Hu;LI Yatian;YANG Mou

作者机构：中国石油西南油气田公司成都610084 中国石油西南油气田公司工程技术研究院成都610017 重庆页岩气勘探开发有限责任公司重庆401123 油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学成都610500 

基　　金：国家自然科学基金“干热岩型地热泡沫钻井流体相变行为下井筒温度压力响应特性研究”(52174008) 

出 版 物：《钻井液与完井液》 (Drilling Fluid & Completion Fluid)

年 卷 期：2023年第40卷第1期

页      码：103-110页

摘      要：套管偏心是决定注水泥环空流速与流态演化的关键因素,进而制约了顶替效率的提升;优化浆柱结构是改善顶替效率的重要途径,而关于相关的理论机理未见报道。借助于计算流体力学Fluent软件,建立了不同套管偏心下水平环空3D模型,探讨了不同套管偏心下的顶替效率变化特性,结合套管偏心0.4时顶替效率差的案例,通过探究不同浆柱结构下的环空流体滞留体积分数,以推荐最佳注水泥浆柱结构。研究表明:①套管偏心0.1时,偏心效应与浮力作用下顶替效率优于居中工况;偏心度大于0.1后,在套管偏心与质量扩散效应耦合作用下,顶替效率逐渐降低;②先注入隔离液后注入冲洗液有利于充分发挥隔离液在正密度差下的顶替效果,再利用低密度冲洗液的冲刷作用,进而提高了顶替效率;③套管偏心时,宽边流速高于窄边,引起水泥浆从宽边提前返出,而窄边滞留大量钻井液的问题。模拟成果为偏心环空下浆柱结构设计与优化提供了重要理论依据。

主 题 词：顶替效率 浆柱结构 偏心环空 优化分析 注水泥 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 082001[082001] 08[工学] 

D　O　I：10.12358/j.issn.1001-5620.2023.01.014

馆 藏 号：203120983...