固井中水泥浆顶替泥浆的运动规律研究

采用平板流模型研究固井工程中水泥浆对泥浆的顶替过程。根据流体力学理论，导出了水泥浆与泥浆在偏心环空中轴向层流顶替数学模型，利用逐步逼近法求数值解并解算顶替效率。分析了宾汉流体的流变参数对顶替效率的影响，其结果表明：增大水泥浆与泥浆的密度差、增大水泥浆的动切应力与塑性粘度、降低泥浆的动切应力与塑性粘度、增大流量等都有利于提高注水泥顶替效率。这些结论与其他学者利用实验方法及现场经验所得结论一致。     

紊流顶替和接触时间对顶替效率的影响

通过室内实验，研究了紊流顶替及接触时间对注水泥顶替效率的影响。研究结果表明，提高紊流顶替的紊流程度，延长接触时间，均有助于提高顶替效率，但顶替效率并不随接触时间的延长而持续增加，因此，无须为追求接触时间而过分加大冲洗液、隔离液及水泥浆的量，以同时兼顾整个固井工程设计的其它技术经济指标。     

在旋流扶正器作用下环空液体流动规律的实验研究

在油气井固井注水泥顶替技术中，传统的一维轴向流顶替方式不能有效替净环空被顶替液；而使用旋流扶正器不仅提高套管居中度，还能使环空流体改变流速剖面而做螺旋运动，这使轴向驱替的同时增加一周向剪切驱动力，从而有利于将环空窄间隙滞留泥浆和井壁附着虚泥饼驱替干净，提高固井质量。文章对旋流扶正器本身结构、流体性能、施工排量与旋流流场及旋流衰减之间的关系进行了较为全面的研究，对合理使用旋流扶正器具有重要的参考价值。     

水平井注水泥顶替效率模拟方法研究

水平井注水泥顶替效率的高低直接影响水平井的固井质量,所以研究水平井顶替技术成为了提高水平井固井质量的重要方向。分析以往模拟试验研究及方法存在的局限性,提出了一种利用水平井固井顶替效率模拟装置结合PIV技术研究水平井固井顶替效率的方法,该方法对顶替流场无干扰,可实时测量流体在环空中的顶替过程,可完成不同偏心度、流体流变性能、流速和密度差下的水平环空模拟顶替。并利用该方法进行了顶替效率模拟实验,对宽窄间隙的顶替时间及顶替效率做了对比分析。     

影响水平井注水泥顶替效率主要因素的数模分析研究

水平井注水泥过程中,顶替效率的高低受多种因素的影响。其中,套管偏心度、冲洗液流变性能以及冲洗液与钻井液的密度差的影响较为突出。为了解水平井固井注水泥过程中各种影响因素的作用规律,借助流体力学软件Fluent,建立了偏心水平井三维模型,采用流体体积法(vof)进行了冲洗液顶替钻井液的数值模拟研究。模拟井筒直径为215.9 mm(81/2in),模拟套管外径为177.8 mm(7 in),环空长度为300 m,冲洗液顶替速度为1 m/s,套管偏心度根据具体算例选取0、0.2、0.3、0.4。模拟结果表明:顶替效率随套管偏心度增加而降低,适当提高水泥浆流性指数,降低稠度系数有利于提高顶替界面的稳定,缩短界面长度,提高顶替效率。当冲洗液与钻井液之间形成正密度差关系时有利于顶替效率的提高。     

固井注水泥过程计算机动态模拟

在注水泥施工过程中，如何合理控制井下各种参数的变化，对保证注水泥顶替质量是非常重要的。通过对注水泥动态过程的分析研究，建立起了描述这一动态过程的模拟模式，在此基础上研制开发了注水泥动态过程计算机模拟与辅助设计软件，从而为指导固井施工和固井设计提供有力的支持工具和手段。通过数口井的现场验证，模拟结果与实测值的相符程度很高。     

综合评价固井顶替效率

目前广泛采用的数值模拟方法未考虑工作液间的化学不兼容性,实际上钻井液、隔离液、水泥浆相互接触后其物化性能都会发生明显变化,因此数值模拟方法存在很大缺陷。为科学评价固井顶替效率,选取钻井液、隔离液、水泥浆作为研究对象,分析了钻井液性能(钻井液的触变性、流变性、泥饼)、隔离液使用情况(隔离液用量、流变性、相容性)、水泥浆性能(水泥浆流变性、水泥浆稠化时间、水泥浆析水),建立了因素集、评价集、权重集,提出了固井顶替效率二级评价方法。通过实例分析发现,顶替效率二级评判方法能指导钻井液、隔离液、水泥浆的性能调节,有利于提高顶替效率;优先调节钻井液、隔离液、水泥浆中性能较差者能较明显提高顶替效率。     

准噶尔盆地南缘超高密度水泥浆固井工艺技术应用

针对准噶尔盆地南缘山前构造高压等地质特点,对该地区重点探井霍101井?244.5mm技术套管高密度固井进行了总结和剖析,从如何防止井漏和环空气窜等问题进行了分析,设计了防气窜性能较好的胶乳水泥浆体系,对水泥浆失水性能及要求、套管居中以及顶替排量等注水泥工艺及配套工艺技术进行了研究,为了提高顶替效率,除了使用旋流刚性扶正器外,还对固井参数进行了优化设计,保证在替浆过程中水泥浆出套管后达到塞流顶替,实际现场应用中也均取得了良好的效果。     

塔河油田西达里亚水平井固井技术

塔河油田三叠系阿克库勒组为凝析油气藏,并含有底水。水平段套管居中低、泥浆含原油、水泥浆顶替效率低等问题影响了固井质量。通过技术研究和攻关,采用旋流刚性扶正器、表面活性冲洗液和高粘加重隔离液等一系列措施提高了水泥浆顶替效率;优选出三凝水泥浆体系,严格控制失水、稳定性、析水、稠化时间等性能,2011年水平井固井质量优良率达到92.59%。     

油气井固井注水泥顶替理论与技术综述

油气井固井要得到好的固井质量,必须充分“替净”.传统的顶替方式为轴向一维顶替,该顶替理论研究获得一系列成果,较为完善.但因一维轴向顶替自身的缺点,难以将近壁泥浆、虚泥饼驱替干净,对变径井眼造成的回流更是无能为力.使用螺旋流顶替理论上能克服这一缺点,大大改善顶替效率.但此项技术起步较晚,研究成果很少,理论很不完善,从而使其应用受到限制.叙述了两种顶替理论的研究成果及各自存在的问题,以求为今后的研究提供思路.     

油气井固井注水泥顶替的理论模型及应用分析

固井在油气井建设过程中起到承上启下的作用,固井质量的好坏不仅对后续的施工作业造成影响,还影响油气井使用寿命,必须予以重视。固井过程中注水泥的顶替效率是影响固井质量的重要环节,为此,对水泥浆流变性能及影响因素进行了研究,探讨了偏心顶替理论模型及流体的流动特征,提出了应用高抗窜水泥浆体系、加重隔离液等技术措施来提升钻井液驱替效果,达到提升固井质量的目的。     

防止水泥浆窜槽的技术措施

防止水泥浆窜槽的技术措施顾元威，王桂敏济南市机械化施工公司济南２５００１４注水泥孔段泥浆没有被完全替出，形成纵向泥浆条带的现象称窜槽。由于水泥浆的窜槽，在候凝时，孔内水泥浆与窜槽泥浆拌和，使水泥浆性能变坏，直至失去水泥灌注的目的。我们在原单位时在姚家...     

打水泥塞固井技术探讨

采用近平衡法打水泥塞时,容易出现混浆、U形管效应等问题。通过调整水泥浆性能,使整个浆柱结构稳定;调整注水泥浆和顶替钻井液的速度控制U形管效应;计算出上提钻具时钻井液上升的高度;这样在设计水泥浆的结构时,通过平衡塞法提高打水泥塞的成功率。     

玉门油田水平井固井技术

为了更好地发现油藏,提高原油采收率,玉门油田分别在鸭儿峡、花海、鸭西区块布设了水平井,井深在3700m左右,水平段长700m左右,井眼条件差,全井封固固井施工压力高,顶替效率低固井质量难以保证。根据区块水平井的特点,通过水泥浆体系优化、隔离液优选、对下套管及注水泥过程进行软件模拟,最后制定了水平井配套技术措施,水平井固井质量显著提高。     

油井水泥触变剂MX的室内实验研究

针对国内外油田在注水泥过程中普遍存在的气窜、井漏等问题,通过对无机物A和有机物B进行触变性实验分析,优选出具有良好触变性的2种组分及其加量范围,并从水泥浆触变性与流变性的协调出发,通过正交实验研制出了触变剂MX,实验分析触变剂MX对常用水泥浆体系的稠化时间和抗压强度等主要性能影响的结果表明,具有一定的防窜堵漏效果。     

用冻胶泥浆堵漏

我队在毛菇坝施工的地层，构造复杂，节理裂隙发育，岩层破碎，大多数钻孔都漏水、坍塌，而且有一些钻孔不仅又漏又塌，还出现又漏又涌，用泥巴、稻草、马粪、纤维物、石灰乳泥浆、下水泥等堵漏方法，收效很小。经过近几年的摸索，用冻胶泥浆堵漏，是适合该地区的一种较好的堵漏方法。冻胶泥浆是以水玻璃、普通泥浆和水泥三者按照一定的比例混合后所形成的一种半固体状态的物质。它触变性很大，流入漏层后能很快形成结构，凝成冻胶，并能承受一定的液柱压力，以阻止冲洗液流失。鉴于冻胶泥浆的这一特性，我们曾首先在兴隆矿区ZK20—1溶洞裂隙发育的大理岩中，进行了堵漏试验。开始，这次由于材料的混合比和待凝时间没有掌     

GY5-1-4H页岩油水平井提高固井质量关键技术研究与实践

针对页岩油水平井水平段长、井眼条件复杂、套管居中难度大、顶替效率低、水泥体系性能要求高等制约固井质量提高的难题,开展钻井参数与钻具组合协同优化技术研究,优化钻具组合,满足提高固井质量对井眼清洁的要求,通过顶替效率模拟研究设计了理想套管居中度,并以此优选了整体冲压螺旋半刚性扶正器和清水顶替预应力固井技术,基于韧性化改造技术提高水泥石强度,降低杨氏模量,改性水泥石可以满足页岩油井水力压裂要求。使用上述页岩油水平井固井工艺配套技术,确保了GY5-1-4H井固井质量合格,为长水平段水平井固井提供了一套可借鉴的固井关键技术。     

油基泥浆条件下固井隔离液研究与应用

结合塔里木盆地山前构造井的特点,针对油基泥浆条件下固井2个界面胶结质量差的问题,从改变两界面润湿性、提高冲洗效果及隔离液紊流顶替角度,完善了油基泥浆隔离液的室内评价方法,并优选出一套适合于油基泥浆的隔离液体系。该体系基于颗粒级配原理,通过应用超细、高密度惰性加重材料Micromax,复配铁矿粉、悬浮剂,在常规施工条件下可达到对油基泥浆的紊流顶替,实现对井壁及套管壁的有效清洗,经过现场20多井次的应用,取得了较好效果。     

DG抗高温隔离液的室内研究

由于复杂的深井、长封井固井中高密度钻井液的使用越来越多,在固井施工过程中,为平衡压力,更好地达到压稳效果,提高顶替效果,要求隔离液具有一定的密度和粘度。对隔离液的抗高温性能提出了新的要求。室内实验和现场应用表明,隔离液的密度和粘度值处于水泥浆和泥浆之间可以获得最佳的顶替效率。为解决深井固井顶替效率低的问题,开发研制了抗高温高密度隔离液DG。DG体系抗高温可达150℃,密度调节范围宽,抗盐能力强,悬浮稳定性好,与水泥浆和钻井液兼容。DG隔离液成功地应用于大庆油田深井固井。     

关井注水泥堵漏技术

对漏失严重的井,用常规的平衡法注水泥堵漏效果不甚理想,针对其缺点,根据平衡原理和地层破裂压力状况,提出注水泥堵漏时将钻杆下至漏层顶部以上一定高度,采取关井注水泥、替泥浆和不循环起钻,较好地解决了大漏井的堵漏问题,施工3口井均获成功.