新型固井前置液研究及环空驱替机理分析

IMECH-IR > 力学所知识产出(1956-2008)

	新型固井前置液研究及环空驱替机理分析
	刘东清
导师	李家春 ; 周济福
	2006
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
学位类别	博士
学位专业	流体力学
关键词	流体力学
英文摘要	固井前置液是置于固井水泥浆与钻井液间的一段具有特殊性能的液体，用于冲洗井壁、防止污染，以提高固井质量。同时，前置液与固井水泥浆分界面的稳定性对固井质量亦有重要影响。以往，主要考虑配制淡水钻井液体系中的前置液。本文研究海水钻井液体系中前置液的配制，这是一个新课题，对保证这类油气井长期安全生产具有重要意义。本文针对海水钻井液体系的特点，提出了一种新型前置液配方，对其在固井过程中的各种性能进行了众多的室内实验研究，结果表明：新型前置液属非牛顿流体，其本构关系基本符合幂律模式，高温高压的影响不大；新型前置液与海水钻井液、固井水泥浆及盐水等有良好的相容性；其中的固体颗粒及表面活性剂能实现物理与化学冲洗，有效冲刷井壁泥饼。开展了高温高压下水泥浆流变性能的实验研究，表明水泥浆本构方程符合屈服幂律模式。采用屈服幂律模型，对水泥浆环空流动规律及影响因素进行了数值模拟，得到环空偏心度、环空返速和流动介质对流动不均匀性的影响规律，其中偏心度是引起环空流动不均匀的主要原因。同时开展了相应的实验研究，数值结果与实验相吻合。研究了环空偏心度、环空返速及前置液物性参数对前置液－水泥浆界面稳定性的影响。表明，偏心度对环空驱替界面稳定性具有重要影响，降低套管偏心度可提高界面稳定性。环空返速和前置液物性对界面稳定性亦有一定影响，低速层流界面稳定，湍流驱替界面掺混程度低，增大水泥浆和前置液的密度差、降低前置液的流型指数、稠度系数和屈服应力都可使界面趋于稳定。将新型前置液应用于胜利埕岛油田4个井组18口井，进一步开展了两期现场对比和两次推广应用试验研究。现场试验表明，应用新型前置液后，环空水泥浆界面清晰，混浆段长度缩短，第一界面的合格率除一口水平井为93％外，其余井均在95％以上，第二界面的合格率则可提高40～50％。因此，新型前置液具有很好的推广应用前景。
索取号	30233
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/23410
专题	力学所知识产出(1956-2008)
推荐引用方式 GB/T 7714	刘东清. 新型固井前置液研究及环空驱替机理分析[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2006.

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