深井井壁不规则对注水泥顶替效率的影响

深部油气藏埋藏较深,钻遇复杂层系较多,受地质及工程因素影响,井壁坍塌或缩径现象更加突出。采用实验或理论方法研究不规则井眼注水泥问题成本高、难度大,常规数值模拟难以追踪井壁坍塌或缩径扰动引起的顶替界面突变特征。因此提出基于相场法的注水泥顶替数学模型,以表面张力为耦合变量,用Navier-Stokes方程描述流体流动,用Cahn-Hilliard方程追踪顶替界面变化,解决了井壁不规则引起的数值模拟不易收敛的难题,并通过数值方法模拟了注水泥时的流场及顶替界面演变过程,揭示了井壁坍塌或缩径对顶替效率的影响机理和规律。模拟发现井壁坍塌或缩径扰动会引起旋涡。扩径井段,旋涡强度较小时扩径区被顶替液不易被“旋出”,从而产生滞留或顶替死角;扩径率超过15%时,井壁坍塌对被顶替液滞留现象的影响越来越严重;缩径井段,旋涡会使下游产生混浆现象;缩径超过10%后,缩径对混浆影响越来越严重。研究表明,相场法解决了井壁不规则导致的注水泥顶替数值模拟时不容易收敛的问题,有助于揭示井壁坍塌或缩径影响注水泥顶替效率的作用机理。     

一种环保型钻井液絮凝剂的研制与评价

固相含量对钻井液的性能影响很大,往往需要使用化学絮凝方法并结合固控设备来维持适宜的固相含量。为有效去除钻井液中的固相颗粒,研制出了一种高效环保的钻井液絮凝剂——阳离子明胶。并对其絮凝效果和作用机理进行了分析评价。评价过程及结果如下:①通过核磁氢谱和电位测量对合成的产物进行了化学表征;②通过浊度实验、粒度分析、电位测量等方法评价了该絮凝剂的絮凝效果,并对其絮凝机理进行了分析。结果表明:阳离子明胶对高岭土絮凝效果显著,在20 mg/L时可使高岭土分散液的剩余浊度百分率下降至4.0%,可有效包裹、桥联黏土颗粒,使高岭土粒径显著增大。同时,该絮凝剂也可使钻井液中固相颗粒显著增大,结合固控设备可使钻井液固相含量由22.5%降至12.6%,其絮凝效果优于常用的水解聚丙烯酰胺类絮凝剂。