固井水泥浆环空顶替效率研究

作     者：余海豪 徐兆刚 杨浩 房孟 李海洋 吴佳鹏 张驰 江仁杰 YU Haihao;XU Zhaogang;YANG Hao;FANG Meng;LI Haiyang;WU Jiapeng;ZHANG Chi;JIANG Renjie

作者机构：中国地质大学(北京)北京100083 山东招金地质勘查有限公司山东招远265400 

出 版 物：《非常规油气》 (Unconventional Oil & Gas)

年 卷 期：2022年第9卷第2期

页      面：119-124页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

基　　金：2020年校级大学生创新训练计划项目“地聚合物水泥浆体系研发”(x202111415037) 

主　　题：固井 水泥浆 顶替效率 偏心度 顶替速度 密度差 

摘      要：为了在固井施工中,保障水泥浆胶结质量和提高水泥环密封效果,针对采用环空水泥浆顶替钻井液固井时,可能出现的钻井液滞留、顶替效率和顶替界面稳定性的问题,利用CFD流体仿真软件Fluent,针对竖直井建立了长度为100 m,外径为215.9 mm,内径为139.7 mm的环空顶替物理模型,开展偏心度、顶替速度、密度差对环空顶替界面稳定性及顶替效率的影响研究。仿真结果表明,顶替速度是影响顶替界面稳定性及顶替效率的一个因素,当低速度顶替时,顶替界面比较稳定,顶替效率较高;偏心度也会影响顶替界面稳定性及顶替效率,随着偏心度的增加,顶替界面越来越不稳定,界面出现倾斜,顶替效率也随之降低;密度差主要影响顶替界面的形态,在正密度差下,密度差越大,顶替界面越稳定,顶替效率也越高。降低套管偏心度、增大水泥浆的密度及进行低速下的层流顶替可提高界面稳定性,提升顶替效率。以上成果认识,对提升固井效率和固井质量具有一定指导意义。