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《油气井固井注水泥顶替理论的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第12卷第3期吐哈油气Vol.12,No.32007年9月TUHAOIL&GASSept.2007油气井固井注水泥顶替理论的研究陶世平,段保平,赵志强,王学良,侯长江(中国石油吐哈石油勘探开发指挥部工程技术研究院,新疆哈密839009)摘要:传统的油气井固井顶替方式为轴向一维顶替,该顶替理论研究获得一系列成果。但因一维轴向顶替自身的缺点,难以将近壁泥浆、虚泥饼驱替干净,对变径井眼造成的回流更是无能为力。使用螺旋流顶替理论能克服这一缺点,大大改善顶替效率。但此项技术起步较晚,研究成果很少,理论很不完善,从而使其应用受到限
2、制。该文叙述了两种顶替理论的研究成果及各自存在的问题,以求为今后的研究提供思路。关键词:油气井;固井;轴向流顶替;螺旋流顶替[2]水泥浆对泥浆的顶替效率差,将从以下几个方Clark进行了注水泥顶替模拟实验,首先认识到面影响固井质量:泥浆性能的重要性,提高水泥浆返速及降低泥浆粘(1)注水泥过程中因顶替效率不高导致泥浆度,对提高水泥浆的顶替效率有重要作用等。1949[3]窜槽,为环空窜流提供了便捷的通道。年,W.D.Owsley进一步指出,提高井眼规则度和(2)因顶替效率低而附着于管壁和井壁的虚套管居中度,使用紊流顶替等,
3、有利于提高顶替效泥饼和附着膜随着水泥水化脱水而发生干裂,从而率。[4]在两个界面将产生微缝隙,这为油气水串提供了有(2)1964年Brice和Holmes提出水泥浆紊利的通道;流接触封固层的时间不低于10min能有效提高顶(3)因替净程度差,水泥浆与泥浆掺混,直接替效率。[5]影响水泥浆水泥水化,影响水泥浆的性能,影响后(3)1967年,Mclean等指出,降低泥浆的静期水泥石强度,增大水泥石渗透率,影响界面胶结切力对水泥浆顶替效果有较好的影响。另外,还提质量,从而引发地层流体发生窜流。出了水泥浆的临界动切力的概念,当
4、水泥浆的动切因此,“替净技术”是保证固井质量的必要条力大于该值时,顶替效果是明显的。认为水泥浆与件。提高顶替效率、力求环空封固段“替净”一直泥浆的比重差引起的浮力有助于提高水泥浆的顶是固井研究人员和工程师们努力的方向。替效果。[6-7](4)1969年,Parker等指出,采用返回速度1传统轴向流顶替理论及技术的发低于0.5m/s的塞流顶替,可以改善井径扩大处残展及其不足留泥浆的顶替作用。1.1轴向流顶替技术发展概述(5)1979年,1980年和1982年,Hault、R.J.[8-10]在顶替技术中,传统的顶替方式是
5、一维轴向流Crook等连续发表文章,他们在试验的基础顶替。上,进一步总结出泥饼性能和最大静切力是影响顶[1](1)1940年,P.H.Jones和D.Berdine对注替效率的两个最主要的因素,特别强调不流动的泥水泥顶替机理进行了开创性的研究。他们提出,泥饼和因触变性停滞在井壁的泥浆,是难以顶替干净浆、水泥浆都是非牛顿流体,需要一定的压降才能的。并指出高的上返速度,即使未达到紊流总比低达到一定的流速。如果套管偏心,就极易在宽间隙返速下的顶替效率好。ZurdoNorel等人进行了长处流动而窄间隙处形成串槽。因此扶正套管是
6、减达300m的全尺寸水平井注水泥模拟实验,研究了少窜槽的有利措施。1948年,G.C.howard和J.B.流态、套管偏心、井眼形状对顶替效率的影响。收稿日期:2006-10-26作者简介:陶世平(1965-),男,重庆梁平县人,工程师,油田化学专业。联系电话:0902-2760201第12卷第3期陶世平,等:油气井固井注水泥顶替理论的研究255(6)1984年,国内开始了注水泥顶替研究。西高顶替效率。这项技术多应用于井壁疏松地层和南石油学院在国内建立了环空顶替动态模拟装置,井下压力安全窗口窄的封固段固井。但因顶替液之
7、后大庆石油管理局钻井所也建立了注水泥顶替往往受其流变性能的可调性限制,要形成宽流核、装置。通过大量实验研究表明,套管的居中度、水高流速的塞流顶替难度很大。而低速塞流顶替往泥浆流态、紊流接触时间、钻井液的触变性和水泥往造成驱动力弱,尤其是对边壁的高粘附的泥浆、浆与泥浆的密度差,是影响水泥浆顶替效率的重要虚泥饼更是无能为力;小流核、高流速的塞流顶替因素。其中,套管居中度、紊流流态及紊流接触时往往造成顶替液的舌进,不利于顶替。间是最主要的因素。1.2.3层流顶替理论(7)固井界于20世纪80年代开始加强对隔层流顶替技术因其易
8、造成顶替液发生舌进现[11-14]离液的研究,文献提出隔离液在合理的泵速象,使顶替液与被顶替液之间相互掺混。为了克服下进入紊流而不产生过大的摩阻压降;可以加重而这一缺点,理论界提出使用有效层流顶替技术。所使其密度大于泥浆但小于水泥浆,且没有过多的固谓有效层流顶替是指,利用顶替液与被顶替液的流相沉降;具有低失水;给套管和地层创造水湿
