李 闖

(東北石油大學 黑龍江 大慶 163000)

不同偏心度固井頂替效率研究

李 闖

(東北石油大學 黑龍江 大慶 163000)

眾所周知，隨著現代鉆井技術的發(fā)展，鉆井過程中，大斜度井與水平井越來越普及，隨之而來的產生了套管偏心的問題，這對固井工作提出了挑戰(zhàn)，因此，對于偏心環(huán)空固井頂替效率的研究越來越重要。

流體偏心環(huán)空幾何特征

下套管時套管居中是保證固井質量最重要的因素，套管的居中程度越高，固井質量越好，對于同心垂直環(huán)空，由于各個周向角處的環(huán)空寬度相等，所受的流動阻力也相等，所以各個周向角處的流速也相同，其頂替效果，頂替模型自然也相同。但是在實際的鉆井過程當中，由于套管的自重以及井眼彎曲等原因，套管必然會產生偏心，對于偏心環(huán)空，寬間隙處的流體流動阻力比窄間隙處的小，這就使得在寬間隙處的流體流動速度高于窄間隙處的。偏心環(huán)空示意圖如下：

圖1 偏心環(huán)空示意圖

設內管外徑為d1(半徑為R1)外管半徑為d2(半徑為R2),偏心距為e，任一周向角φ處的環(huán)空寬度h為：

定義偏心度ε為

ε=e/(R2-R1)

于是可得最大環(huán)空寬度為

hmax=(R2-R1)(1+ε)

最小環(huán)空寬度為

hmin=(R2-R1)(1-ε)

不同偏心度頂替模型建立

本次模擬選取符合鉆井現場的的套管與井眼尺寸，然后利用GAMBIT進行模型的構建，我們選擇套管尺寸為178mm，井眼尺寸為217mm，井斜角為75°,選取的井段長度為3米，然后對所建模型進行細致的網格劃分。設定入口速度為1m/s，出口邊界為壓力出口，頂替時不產生滑移。網格劃分如圖：

圖2

設計模擬水泥漿，鉆井液基本流變參數如下表所示：

表1

接下來我們按照上邊所示參數，模擬不同偏心度下的頂替效率，表1為井斜角60°，頂替時間為5s時頂替效率，所得結果如下表：

表2

接下來模擬井斜角為70°時不同偏心度頂替效率，頂替時間同樣為5s，所得結果如下：

表3

井斜角為80°時，頂替5s所得結果為：

表4

根據模擬計算結果所得到的偏心度對頂替效率影響規(guī)律曲線為：

由上面的影響曲線，我們不難得出不同井斜角下，固井頂替效率 都是隨著偏心度的增加先增大后減小，偏心度在0.1～0.3之間頂替效率最好。

李闖(1990-)，男，碩士研究生，油氣井工程，東北石油大學。