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《油氣井固井注水泥頂替理論的研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、第12卷第3期吐哈油氣Vol.12,No.32007年9月TUHAOIL&GASSept.2007油氣井固井注水泥頂替理論的研究陶世平,段保平,趙志強(qiáng),王學(xué)良,侯長江(中國石油吐哈石油勘探開發(fā)指揮部工程技術(shù)研究院,新疆哈密839009)摘要:傳統(tǒng)的油氣井固井頂替方式為軸向一維頂替,該頂替理論研究獲得一系列成果。但因一維軸向頂替自身的缺點(diǎn),難以將近壁泥漿、虛泥餅驅(qū)替干凈,對(duì)變徑井眼造成的回流更是無能為力。使用螺旋流頂替理論能克服這一缺點(diǎn),大大改善頂替效率。但此項(xiàng)技術(shù)起步較晚,研究成果很少,理論很不完善,從而使其應(yīng)用受到限
2、制。該文敘述了兩種頂替理論的研究成果及各自存在的問題,以求為今后的研究提供思路。關(guān)鍵詞:油氣井;固井;軸向流頂替;螺旋流頂替[2]水泥漿對(duì)泥漿的頂替效率差,將從以下幾個(gè)方Clark進(jìn)行了注水泥頂替模擬實(shí)驗(yàn),首先認(rèn)識(shí)到面影響固井質(zhì)量:泥漿性能的重要性,提高水泥漿返速及降低泥漿粘(1)注水泥過程中因頂替效率不高導(dǎo)致泥漿度,對(duì)提高水泥漿的頂替效率有重要作用等。1949[3]竄槽,為環(huán)空竄流提供了便捷的通道。年,W.D.Owsley進(jìn)一步指出,提高井眼規(guī)則度和(2)因頂替效率低而附著于管壁和井壁的虛套管居中度,使用紊流頂替等,
3、有利于提高頂替效泥餅和附著膜隨著水泥水化脫水而發(fā)生干裂,從而率。[4]在兩個(gè)界面將產(chǎn)生微縫隙,這為油氣水串提供了有(2)1964年Brice和Holmes提出水泥漿紊利的通道;流接觸封固層的時(shí)間不低于10min能有效提高頂(3)因替凈程度差,水泥漿與泥漿摻混,直接替效率。[5]影響水泥漿水泥水化,影響水泥漿的性能,影響后(3)1967年,Mclean等指出,降低泥漿的靜期水泥石強(qiáng)度,增大水泥石滲透率,影響界面膠結(jié)切力對(duì)水泥漿頂替效果有較好的影響。另外,還提質(zhì)量,從而引發(fā)地層流體發(fā)生竄流。出了水泥漿的臨界動(dòng)切力的概念,當(dāng)
4、水泥漿的動(dòng)切因此,“替凈技術(shù)”是保證固井質(zhì)量的必要條力大于該值時(shí),頂替效果是明顯的。認(rèn)為水泥漿與件。提高頂替效率、力求環(huán)空封固段“替凈”一直泥漿的比重差引起的浮力有助于提高水泥漿的頂是固井研究人員和工程師們努力的方向。替效果。[6-7](4)1969年,Parker等指出,采用返回速度1傳統(tǒng)軸向流頂替理論及技術(shù)的發(fā)低于0.5m/s的塞流頂替,可以改善井徑擴(kuò)大處殘展及其不足留泥漿的頂替作用。1.1軸向流頂替技術(shù)發(fā)展概述(5)1979年,1980年和1982年,Hault、R.J.[8-10]在頂替技術(shù)中,傳統(tǒng)的頂替方式是
5、一維軸向流Crook等連續(xù)發(fā)表文章,他們?cè)谠囼?yàn)的基礎(chǔ)頂替。上,進(jìn)一步總結(jié)出泥餅性能和最大靜切力是影響頂[1](1)1940年,P.H.Jones和D.Berdine對(duì)注替效率的兩個(gè)最主要的因素,特別強(qiáng)調(diào)不流動(dòng)的泥水泥頂替機(jī)理進(jìn)行了開創(chuàng)性的研究。他們提出,泥餅和因觸變性停滯在井壁的泥漿,是難以頂替干凈漿、水泥漿都是非牛頓流體,需要一定的壓降才能的。并指出高的上返速度,即使未達(dá)到紊流總比低達(dá)到一定的流速。如果套管偏心,就極易在寬間隙返速下的頂替效率好。ZurdoNorel等人進(jìn)行了長處流動(dòng)而窄間隙處形成串槽。因此扶正套管是
6、減達(dá)300m的全尺寸水平井注水泥模擬實(shí)驗(yàn),研究了少竄槽的有利措施。1948年,G.C.howard和J.B.流態(tài)、套管偏心、井眼形狀對(duì)頂替效率的影響。收稿日期:2006-10-26作者簡介:陶世平(1965-),男,重慶梁平縣人,工程師,油田化學(xué)專業(yè)。聯(lián)系電話:0902-2760201第12卷第3期陶世平,等:油氣井固井注水泥頂替理論的研究255(6)1984年,國內(nèi)開始了注水泥頂替研究。西高頂替效率。這項(xiàng)技術(shù)多應(yīng)用于井壁疏松地層和南石油學(xué)院在國內(nèi)建立了環(huán)空頂替動(dòng)態(tài)模擬裝置,井下壓力安全窗口窄的封固段固井。但因頂替液之
7、后大慶石油管理局鉆井所也建立了注水泥頂替往往受其流變性能的可調(diào)性限制,要形成寬流核、裝置。通過大量實(shí)驗(yàn)研究表明,套管的居中度、水高流速的塞流頂替難度很大。而低速塞流頂替往泥漿流態(tài)、紊流接觸時(shí)間、鉆井液的觸變性和水泥往造成驅(qū)動(dòng)力弱,尤其是對(duì)邊壁的高粘附的泥漿、漿與泥漿的密度差,是影響水泥漿頂替效率的重要虛泥餅更是無能為力;小流核、高流速的塞流頂替因素。其中,套管居中度、紊流流態(tài)及紊流接觸時(shí)往往造成頂替液的舌進(jìn),不利于頂替。間是最主要的因素。1.2.3層流頂替理論(7)固井界于20世紀(jì)80年代開始加強(qiáng)對(duì)隔層流頂替技術(shù)因其易
8、造成頂替液發(fā)生舌進(jìn)現(xiàn)[11-14]離液的研究,文獻(xiàn)提出隔離液在合理的泵速象,使頂替液與被頂替液之間相互摻混。為了克服下進(jìn)入紊流而不產(chǎn)生過大的摩阻壓降;可以加重而這一缺點(diǎn),理論界提出使用有效層流頂替技術(shù)。所使其密度大于泥漿但小于水泥漿,且沒有過多的固謂有效層流頂替是指,利用頂替液與被頂替液的流相沉降;具有低失水;給套管和地層創(chuàng)造水濕
