不同偏心度固井顶替效率研究

李 闯

(东北石油大学 黑龙江 大庆 163000)

不同偏心度固井顶替效率研究

李 闯

(东北石油大学 黑龙江 大庆 163000)

众所周知，随着现代钻井技术的发展，钻井过程中，大斜度井与水平井越来越普及，随之而来的产生了套管偏心的问题，这对固井工作提出了挑战，因此，对于偏心环空固井顶替效率的研究越来越重要。

流体偏心环空几何特征

下套管时套管居中是保证固井质量最重要的因素，套管的居中程度越高，固井质量越好，对于同心垂直环空，由于各个周向角处的环空宽度相等，所受的流动阻力也相等，所以各个周向角处的流速也相同，其顶替效果，顶替模型自然也相同。但是在实际的钻井过程当中，由于套管的自重以及井眼弯曲等原因，套管必然会产生偏心，对于偏心环空，宽间隙处的流体流动阻力比窄间隙处的小，这就使得在宽间隙处的流体流动速度高于窄间隙处的。偏心环空示意图如下：

图1 偏心环空示意图

设内管外径为d1(半径为R1)外管半径为d2(半径为R2),偏心距为e，任一周向角φ处的环空宽度h为：

定义偏心度ε为

ε=e/(R2-R1)

于是可得最大环空宽度为

hmax=(R2-R1)(1+ε)

最小环空宽度为

hmin=(R2-R1)(1-ε)

不同偏心度顶替模型建立

本次模拟选取符合钻井现场的的套管与井眼尺寸，然后利用GAMBIT进行模型的构建，我们选择套管尺寸为178mm，井眼尺寸为217mm，井斜角为75°,选取的井段长度为3米，然后对所建模型进行细致的网格划分。设定入口速度为1m/s，出口边界为压力出口，顶替时不产生滑移。网格划分如图：

图2

设计模拟水泥浆，钻井液基本流变参数如下表所示：

表1

接下来我们按照上边所示参数，模拟不同偏心度下的顶替效率，表1为井斜角60°，顶替时间为5s时顶替效率，所得结果如下表：

表2

接下来模拟井斜角为70°时不同偏心度顶替效率，顶替时间同样为5s，所得结果如下：

表3

井斜角为80°时，顶替5s所得结果为：

表4

根据模拟计算结果所得到的偏心度对顶替效率影响规律曲线为：

由上面的影响曲线，我们不难得出不同井斜角下，固井顶替效率 都是随着偏心度的增加先增大后减小，偏心度在0.1～0.3之间顶替效率最好。

李闯(1990-)，男，硕士研究生，油气井工程，东北石油大学。