复杂井固井相关影响因素的数值模拟.pdf

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1、复杂井固井相关影响因素的数值模拟程庆伟汪鹏邓桥任经纬(中国石油大学(北京)，北京102249)摘要：复杂井固井的主观因素和客观因素都会直接影响复杂井固井的质量，本文通过数值模拟总结了钻井液稠度系数对固井质量的内在影响和钻井液参数优选容易产生问题，得到了钻井液稠度系数对固井质量的影响规律，提出了复杂井优选钻井液参数的基本要求，为提高复杂井固井质量提供参考，对复杂井的现场固井应用有很大的理论意义．关键词：复杂井；固井；数值模拟；钻井液众所周知，很长时间以来钻井液参数对复杂井固井的影响没有得到足够的重视，这对固井来说有其特

2、定原因，固井过程中对钻井液参数的要求与提高固井质量的参数要求两者间存在一定的矛盾性，影响固井质量的因素多分为主观因素和客观因素，本文根据数值模拟得到相应的规律，具体分析了钻井液流变参数对复杂井固井质量的影响。1数值模拟复杂井数值模拟流场边界包括入口边界、出口边界、环空内外壁面边界、以及对称边界。入口边界条件：采用速度入口边界条件，在入IZl位置直接对法向速度赋值。出口边界条件：采用质量出口边界，利用相邻内部流场节点数据计算，满足质量守恒条件。对称边界条件：在水平井两侧可以采用对称边界条件，这样模型求解半个流场即可。壁

3、面边界条件：在套管壁面和井筒壁面上，采用无滑移壁面边界条件。根据对不同钻井液流变参数的固井顶替数值模拟结果，读取不同时刻顶替前缘与顶替后缘的坐标，得出不同时刻的顶替界面长度，绘制不同隔离液流变参数条件下顶替效率随顶替时间变化曲线。(图1)一IS,：I．1·j、从图可知，钻井液对复杂井固井顶替有较大影响，各项固井施工参数与本文模拟参数基本一致的情况下，降低钻井液稠度系数，有利于减小顶替界面长度，减轻宽边上部滞留层的发展，提高水平井固井顶替效率，对复杂井固井质量的提升有良好的效果。复杂井固井质量的客观影响在一定程度上制约

4、固井质量的提高，但主观影响因素却具有可调节及可控制等特点，通过研究不同钻井液流变参数对顶替效率的影响规律，可以为工程上合理优选水泥浆流变参数以提高顶替效率提供理论依据，应当把水泥浆、隔离液、钻井液视为完整工作液体系进行研究，满足提高复杂井固井质量的要求。2认识和建议(1)复杂结构井逐年增多，固井难题会不断产生，其固井质量问题不能用简单方法解，而采用数值模拟的方法研究复杂井固井问题将会带来很大的研究价值。(2)本文计算条件下，钻井液稠度系数控制在合理范围内，并且适当降低稠度系数值将有利于复杂井固井质量的提升，其影响规律

5、有待进一步深入研究以结合现场施工实际应用。(3)通过研究不同钻井液稠度系数对复杂井固井顶替效率的影响规律，可以为工程上合理优选钻井液参数提供参考，而复杂井固井质量应该重视钻井液参数这样的关键性问题。(4)通过研究不同钻井液稠度系数对复杂井固井顶替效率的影响规律，可以为工程上合理优选钻井液稠度系数以提高顶替效率提供理论依据，对现场施工具有指导性意义。一．i-1．、i、，k1q]?0Vl4一币营目jjF．，图1钻井液稠度系数对顶替效率的影响110f化工学缓2016年5月