摘要：水平封固段的固井顶替效果是影响水平井固井质量的关键问题,套管居中度与水泥浆流变性是影响水平段固井顶替效果的重要参数。基于国家超级计算中心天河一号大规模集群计算平台,采用Fluent软件对300 m长水平段偏心环空进行1 000 s的固井顶替数值模拟,研究水泥浆流变性对固井顶替界面的影响规律。研究结果表明:在低居中度(居中度≤50.0%)条件下,水泥浆流性指数n对顶替的影响可以忽略;在中等居中度(50.0%<居中度<85.0%)条件下,提高水泥浆n值可以大幅改善环空宽边隔离液滞留,降低水泥浆n值可以改善环空窄边隔离液滞留,设计时需要综合考虑水泥浆n值;在高居中度(85.0%≤居中度<100%)与理想居中度(居中度100%)条件下,设计水泥浆n值时要避免出现其值过小的情况,从而避免在环空出现水泥浆分层窜流现象。研究结果对固井顶替施工设计具有重要指导作用。

摘要：水平封固段的固井顶替效果是影响水平井固井质量的关键问题,居中度和密度差是影响水平段固井顶替效果的重要参数。本文基于国家超级计算中心天河一号大规模集群计算平台,采用Fluent软件对300 m长水平段偏心环空进行1 000 s的隔离液顶替界面的数值模拟实验,研究居中度和密度差对隔离液与钻井液顶替界面的影响规律。研究结果表明,在扶正器扶正条件和密度差设计许可时,尽量提高水平段套管居中度与密度差,可以达到理想顶替效果与固井质量。当井眼条件差、扶正器下入困难时,采用大密度差的浆体设计,可以大幅改善偏心环空窄边钻井液滞留,提高隔离液顶替效率与固井质量。当钻井条件限制无法采用合理的密度差设计时,提高水平段扶正器的扶正效果,可以大幅改善偏心环空窄边钻井液滞留,提高隔离液顶替效率与固井质量。本文研究结论对固井顶替施工具有重要理论与实践指导意义。

摘要：水平段的固井顶替效率是水平井固井质量的关键,隔离液流变性是影响水平段固井顶替效率的重要参数。为此,基于国家超级计算中心天河一号计算平台,采用FLUENT软件进行1 000s的长水平段偏心环空固井顶替数值模拟,研究隔离液流变性对固井顶替界面的影响规律。研究结果表明:低居中度时,减小隔离液流性指数,可以大幅减少环空宽边与窄边隔离液滞留,减小顶替界面长度,提高顶替效率;中等居中度时,减小隔离液流性指数,可以大幅减少环空宽边隔离液滞留,有效减小顶替界面长度,提高顶替效率;高居中度时,减小隔离液流性指数,有利于减少环空宽边隔离液滞留,减小顶替界面长度,提高顶替效果;理想居中度条件下,隔离液流性指数一定不能大,否则出现严重的水泥浆窜流。研究表明,固井设计施工时需考虑隔离液流变性与套管居中度,以降低环空高边窜流的概率,提高固井质量。

摘要：井眼轨道自动控制技术已经成为当今钻井技术研究的热点,其关键技术之一是地面和井下的信息传输问题。文章介绍了钻井现场物理构成,进而提出计算机控制下行通讯控制机理,设计了类似井场循环的室内实验平台、控制系统硬件及软件模块,并以实验平台为基础进行计算机控制下行通讯方法研究。实验结果表明运用计算机发送下行信息,井下解码软件能正确解码。该研究结果将对井眼轨迹自动控制系统设计及实现具有参考价值。

摘要：中国石化龙凤山地区面临井温高、地层承压能力低、周期长、承压堵漏成本高等系列固井技术难题,导致固井周期长、费用高且固井质量无法保证等。为解决上述问题,在分析工区现有固井工艺的基础上,提出了不承压泡沫水泥浆固井设计思路,形成了龙凤山地区不承压泡沫水泥浆固井工艺,建立了泡沫水泥浆井内密度及恒密度注气固井计算方法与固井工艺;优选了发泡剂、降失水剂和早强剂等泡沫水泥浆关键外加剂,开发了新型低密度泡沫水泥浆体系,耐温性可达到120℃以上,泡沫半衰期大于420 s、水泥浆30 min失水32 mL、48 h强度13.3 MPa,各项性能均可满足中石化龙凤山气田高温、深井固井要求;形成了适合于龙凤山气田泡沫水泥浆固井技术。现场11口井应用表明,该项技术能够有效提高固井质量,避免了固井前承压、分级或尾管固井作业,平均节约承压堵漏周期7 d以上,经济效益显著。龙凤山气田泡沫水泥浆固井技术对解决中国石化其他工区深井、高温井固井漏失、承压堵漏等难题具有重要借鉴意义和可持续性推广价值。

摘要：为了深入研究环空涡动时的流场特性,根据流体力学理论,以连续性方程和N-S方程为控制方程,利用计算流体力学技术对钻柱涡动时环空赫巴流体的流动进行了系统的数值模拟,研究了不同公转方向下钻柱偏心度的变化对环空切向速度剖面与合速度剖面的影响。通过对模拟数据的对比分析,发现不同公转方向下环空流场分布截然不同,正向公转时切向速度在环空宽间隙处随着公转速度、自转速度和偏心度增大正向增大;反向公转时会出现二次流,切向速度在环空宽间隙处随偏心度的减小整体反向减小,同时二次流趋势越明显,摩阻压耗越大。合理应用这些规律有助于完善现有钻井水力学理论,更好地揭示井下环空流场特性,并为钻井水力参数优化设计提供有效的理论指导。

摘要：水平段固井顶替水泥浆时,国内外学者对水平井顶替的机理与顶替界面的变化规律还没形成系统的理论认识。鉴于此,针对水平井偏心环空固井的动态顶替问题,建立了考虑流态耦合与质量扩散的水平井偏心环空两相流体数值试验模型,对低偏心度下正密度差的顶替界面形态变化进行了长距离的数值模拟,在此基础上进行深入分析,揭示了随着偏心度增大,界面长度先减小后增大,顶替效率先增大后减小,存在一个临界最优偏心度,在该偏心度下界面长度增长最慢。最后结合现场施工指出,在水泥浆顶替设计时应以达到临界最优偏心度为目标,同时兼顾下套管难度,合理选择套管扶正器的位置、类型与尺寸,最大限度地接近临界最优偏心度,其次要尽量增大浆体的正密度差,这样仍能较好缓解界面的指进趋势,减小界面长度和混浆体积,提高顶替效率。研究结果对提高水平井的固井质量具有重要的指导意义。