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《深海固井頂替液參數(shù)的數(shù)值模擬.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、深海固井頂替液參數(shù)的數(shù)值模擬胡佳佳(中國石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院,?北京?102249)摘要：本文數(shù)值模擬了深海固井頂替過程，其中頂替液為水泥漿，基于100米長的物理模型，基于兩相流體力學(xué)數(shù)值實驗?zāi)Ｐ停紤]了兩相界面的質(zhì)量擴散、考慮了層流與湍流耦合作用，應(yīng)用流體軟件模擬頂替過程，獲得了不同頂替液流變參數(shù)下頂替效率的發(fā)展規(guī)律。關(guān)鍵詞：深海固井；數(shù)值模擬；水泥漿；頂替效率0引言應(yīng)、重力作用、質(zhì)量擴散等多種因素耦合影響下，表現(xiàn)出特有的頂替界面特征。在鉆井液的塑性粘度、動切力及水泥漿流性指深海固井頂替作業(yè)中，水泥漿的流變參數(shù)是影響頂替效數(shù)已知的情況下，模擬水泥漿流性指數(shù)對頂替
2、過程的影響，具率和固井質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，由于頂替效率涉及影響因素較體參數(shù)值如下表：多，如地層條件、井身結(jié)構(gòu)、流體流變參數(shù)等，目前國內(nèi)還難以3利用室內(nèi)實驗精確物理模擬，所以學(xué)者們大多數(shù)采用數(shù)值模頂替液密度(kg/m)流性指數(shù)稠度系數(shù)(Pa·sn)擬方法，但數(shù)值模擬過程往往采用的是短尺寸模型。本文應(yīng)用水泥漿19000.50.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.83Fluent軟件對水平井頂替進行數(shù)值實驗，采用100米長的物理被頂替液密度(kg/m)塑性粘度(Pa·s)動切力(Pa)模型，應(yīng)用大型計算機進行數(shù)值實驗，其中頂替液為水泥漿，被鉆井液13000.0220頂替液為
3、鉆井液，系統(tǒng)研究不同水泥漿流變參數(shù)對頂替效率的模擬水泥漿稠度系數(shù)對頂替過程影響影響，得出水泥漿流變參數(shù)臨界值，為水泥漿流變參數(shù)的優(yōu)選在水泥漿和鉆井液的參數(shù)參照表的情況下，不同水泥漿稠提供了參考。度系數(shù)對頂替效率的影響見圖。1數(shù)值實驗?zāi)Ｐ?.00流變模式的合理選擇是優(yōu)化水泥漿配方設(shè)計的前提，目前0.95國內(nèi)外普遍選擇賓漢流變模式和冪律流變模式來描述水泥0.90漿的流變性能。油氣井注水泥時，由賓漢塑性流體模型和冪0.85律模型進行水力學(xué)計算的結(jié)果都相當(dāng)接近，但冪律模型更為精確，所以本文水泥漿使用冪律流變模式，鉆井液則使用賓漢0.80流變模式。頂替效率0.75①冪律方程的形式為
4、：0.30.700.40.50.6(1)0.650.70.80.60式中：50100150200250τ為切應(yīng)力，Pa；頂替時間(s)水泥漿稠度系數(shù)對頂替效率的影響K為稠度系數(shù)，Pa·sn；-1在各項固井施工參數(shù)與模擬參數(shù)基本一致的情況下，當(dāng)水γ為剪切速率，s；泥漿稠度系數(shù)為0.3～0.6Pa·Sn時，頂替效率隨著稠度系數(shù)n為流性指數(shù)，無因次。的增加而升高；水泥漿稠度系數(shù)大于0.6～0.8Pa·Sn時，頂②賓漢方程的形式為：替效率隨著稠度系數(shù)的增加而略微降低。由此可以得出，固井(2)頂替過程中，水泥漿稠度系數(shù)大于0.6時，頂替效率較高。式中：3結(jié)語τ為切應(yīng)力，Pa；(1)
5、針對深海固井頂替問題，考慮物質(zhì)輸運模型描述兩相τ0為動切力，Pa；流體之間的質(zhì)量擴散與流態(tài)識別，建立了數(shù)值實驗?zāi)Ｐ停瑸樯瞀莗為塑性粘度，Pa·s；海固井頂替提供了有效的研究手段。-1γ為剪切速率，s。(2)在本文計算條件下，水泥漿稠度系數(shù)對頂替效率影響2數(shù)值實驗規(guī)律明顯，稠度系數(shù)則在0.6前后規(guī)律發(fā)生反轉(zhuǎn)，稠度系數(shù)大基于以上物理模型和數(shù)學(xué)模型進行數(shù)值實驗，水泥漿頂于0.6時，頂替效率較高，所以將流變參數(shù)控制在合理范圍內(nèi)替鉆井液為正密度差條件下之間的液液兩相流動，在寬窄邊效能夠獲得較高的頂替效率。2016年05月
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