【摘要】：在油田開發(fā)過程中,由于地層巖性不一致和鉆井工藝等原因往往造成局部井徑擴大和井壁沖蝕,形成局部有凹陷的井筒,現(xiàn)場稱為“擴徑井”,這不僅給鉆井帶來了挑戰(zhàn),而且對固井質(zhì)量也提出了更高的要求。為了達到良好的井下封隔效果,取得比較高的固井質(zhì)量,就必須提高固井過程中注水泥漿的頂替效率,所以,研究凹陷井筒固井頂替流動過程和頂替效率對提高固井質(zhì)量和效率具有重要的意義。本文基于非牛頓流體力學基本原理和流體運動基本控制方程,結合相關的固井頂替理論知識,運用CFD軟件Fluent對凹陷井筒固井頂替流動的過程進行了數(shù)值模擬。分別研究了流態(tài)、擴徑段長度、密度差、漿體性能對凹陷部分水泥漿頂替效率的影響,模擬結果表明:流態(tài)、擴徑段長度、密度差對頂替效率的影響遠大于漿體性能對頂替效率的影響;采用塞流或紊流頂替、增大水泥漿與鉆井液兩者之間的正密度差、增加水泥漿的稠度系數(shù)或者鉆井液的流性指數(shù)、增加水泥漿與鉆井液的動切力以及增大水泥漿的塑性粘度(控制到0.05Pa·s左右)都有利于提高凹陷部分水泥漿的頂替效率,反之則會降低凹陷部分水泥漿的頂替效率;此外,凹陷部分水泥漿的頂替效率隨著時間的延長也在不斷地增大,當頂替效率增大到一定程度以后,隨著時間的延長,凹陷部分水泥漿的頂替效率基本不變。研究結果對提高凹陷井筒固井頂替效率及固井質(zhì)量具有一定的指導意義,同時有助于明確凹陷井筒固井頂替流動過程中的頂替機理,為注水泥設計和施工提供了必要的理論依據(jù)。
[Abstract]:In the course of oilfield development, due to the inconsistency of formation lithology and drilling technology, local hole diameter is enlarged and well wall erosion is formed, which is called "expanding diameter well" in the field, which not only brings challenges to drilling, Moreover, higher requirements for cementing quality are put forward. In order to achieve good downhole sealing effect and high cementing quality, it is necessary to improve the displacement efficiency of cement slurry during cementing, so, It is important to study cementing displacement flow process and displacement efficiency for improving cementing quality and efficiency. Based on the basic principles of non-Newtonian fluid mechanics and the basic governing equations of fluid motion, the cementing displacement theory is combined with CFD software Fluent to numerically simulate the cementing displacement flow in the sag wellbore. The effects of flow state, length of expanding section, density difference and slurry performance on the displacement efficiency of cement slurry in the sag are studied respectively. The simulation results show that the flow state, the length of the expanded section, The influence of density difference on displacement efficiency is much greater than that of slurry performance on displacement efficiency. By using plug flow or turbulent displacement, the positive density difference between cement slurry and drilling fluid is increased, and the consistency coefficient of cement slurry or the fluidity index of drilling fluid is increased. Increasing the dynamic shear force of cement slurry and drilling fluid and increasing the plastic viscosity of cement slurry (controlled to about 0.05Pa s) can improve the displacement efficiency of the cement slurry in the sag, otherwise, it will reduce the displacement efficiency of the cement slurry in the sag. The displacement efficiency of the cement slurry in the sag also increases with the extension of time. When the displacement efficiency increases to a certain extent, the displacement efficiency of the cement slurry in the sag is basically unchanged with the extension of time. The research results have certain guiding significance for improving cementing displacement efficiency and cementing quality in the sag wellbore, and at the same time, it is helpful to clarify the displacement mechanism in the cementing displacement flow process of the sag wellbore. It provides the necessary theoretical basis for the design and construction of cement injection.
【學位授予單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE256

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本文編號：2261589