影响水平井注水泥顶替效率主要因素的数模分析研究

谭元铭^1,2，徐璧华^1,2，朱亮^1,2

1. 西南石油大学石油与天然气工程学院2. 油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学

摘 要：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。

关键词：水平井固井;顶替效率;fluent软件;偏心度;冲洗液流变性能;密度差;