影响水平井注水泥顶替效率主要因素的数模分析研究.pdf

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1、第42卷第4期探矿工程(岩土钻掘工程)V0J．42No．42015年4月ExplorationEngineering(Rock&SoilDrillingandTunneling)Apr．2015：6一l2影响水平井注水泥顶替效率主要因素的数模分析研究谭元铭，徐璧华，朱亮(1．西南石油大学石油与天然气工程学院，四川成都610500；2．油气藏地质及开发工程国家重点实验室，西南石油大学，四川I成都610500)摘要：水平井注水泥过程中，顶替效率的高低受多种因素的影响。其中，套管偏心度、冲洗液流变性能以及冲洗液与钻井液

2、的密度差的影响较为突出。为了解水平井固井注水泥过程中各种影响因素的作用规律，借助流体力学软件Fluent，建立了偏心水平井三维模型，采用流体体积法(vof)进行了冲洗液顶替钻井液的数值模拟研究。模拟井筒直径为215．9mm(8Xin)，模拟套管外径为177．8mm(7in)，环空长度为300m，冲洗液顶替速度为1m／s，套管偏心度根据具体算例选取0、0．2、0．3、0．4。模拟结果表明：顶替效率随套管偏心度增加而降低，适当提高水泥浆流性指数，降低稠度系数有利于提高顶替界面的稳定，缩短界面长度，提高顶替效率。当冲洗

3、液与钻井液之间形成正密度差关系时有利于顶替效率的提高。关键词：水平井固井；顶替效率；fluent软件；偏心度；冲洗液流变性能；密度差中图分类号：TE256．5文献标识码：A文章编号：1672—7428(2015)04—0006—07AnalysisandResearchonNumericalSimulationoftheMainFactorsAfectingCementingDisplacementEficiencyatHorizontalWells／TANYuan—ming，XUBi—hua，ZHULiang，

4、(1．InstituteofPetroleumandNaturalGasEngineer—ing，SouthwestPetroleumUniversity，ChengduSichuan610500，China；2．TheStateKeyLabofOilandGasReservoirGe—ologyandExploitation，SouthwestPetroleumUniversity，ChengduSichuan610500，China)Abstract：Therearemanyfactorswhichaffec

5、tthedisplacementeficiencyinthecementingprocessathorizontalwells．Inthesefactors，theeccentricityofcasing，rheologiealpropertyofflushingfluidanddensitydifferencebetweenflushingfluidanddrillingfluidareprominent．Inordertounderstandtheinfluenceofvariousfactorsonhori

6、zontalcementing，three—di—mensionalmodelofeccentrichorizontalwellwasestablishedbyCFDsoftwareandnumericalsimulationstudywasmadeondrillingfluidbeingdisplacedbyflushingfluidbymeansofVOFmethod．Theinnerandouterdiametersofthesimulatedwellboreandcasingare177．8ram(7in

7、)and215．9mm(sXin)respectively，thelengthofannulusis300m，thedisplace—mentvelocityis1m／sandthecasingeccentricityisselected0，0．2，0．3and0．4separatelyaccordingtothespecificexam—ple．Thesimulatedresuhsindicatethattheeccentricityofcasingathorizontalwellsisunfavorablet

8、ocementingdisplace—menteficiency，andincreasingflowbehaviorindexanddecreasingconsistencyindexarehelpfulforimprovingthestabilityofdisplacementinterface，reducingitslengthandenhancingdisplace