注水泥流动摩阻的准确计算方法研究与现场应用

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固井工程作为钻井工程中至关重要的一环,直接关系到油气井的产能和寿命,而注水泥又是整个固井工程中的重中之重。注水泥是一次性工程,也是我们看不到的隐蔽工程,一旦出现问题,不仅很难补救,造成的经济损失也是不可估量的。注水泥过程中,水泥浆流动摩阻受流态、环空间隙大小、温度以及局部阻力等因素的影响,以致其计算结果误差较大,当误差太大时,就会影响到注水泥固井的质量。因此,本文主要以提高水泥浆流动摩阻计算准确性为目的,对流变模式,流态判别方法,温度影响,局部阻力影响等几个方面进行研究;并编写了注水泥流动摩阻计算的软件。本文分析流态判别的方法,发现常用的雷诺数判别法对牛顿流体判别相对准确,对塑性和假塑性流体的判别有着较大的误差。而Z值判别法是基于分层雷诺数的判别方法来计算的,它能对每一层流体进行计算,即使存在偏心环空也可以应用。利用计算不同温度下的流变参数,提出了按循环温度分段的方法,建立了考虑不同温度下流变性的环空计算模型。分析环空尺寸的不同对流动摩阻计算的影响,发现环空尺寸的不同影响着临界流速、水泥浆流变性、摩阻系数等参数,提出了小间隙的流态判别标准及修正雷诺数的计算公式。论文考虑了套管接头产生局部阻力对注水泥流动摩阻的影响,发现当井越深的时候套管接头产生的局部阻力影响就会越大。从而建立了针对渐扩渐缩型和突扩突缩型两种套管接头产生局部阻力的计算模型。最后,论文根据建立的理论模型参与编写了注水泥流动摩阻计算的软件,对不同地区进行现场施工应用。通过多口井的数据计算其误差的大小,并确定本文计算方法的准确性。从而使固井注水泥设计更加的合理,施工更加安全。
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