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固井注水泥动态过程模拟

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新技术：用手指代替遥控器

新技术：用手指代替遥控器


中， 只需 根据 井 内的流 道来 划分井 内体 积 ， 来计 算 注 替 过 程 中 的各种 动态 参数 。
图５ 真 空 段 高 度 变 化 情 况
参 考文献 ：
［ １ ］王保记 、 陈元 顿 、 徐 惠峰， 注水泥 动态过程 的计算机 模拟 Ｅ Ｊ ３ ， 石
油学报 ， １ ９ ９ ４ ， １ ５ （ １ ） ： １ ２ ８ —１ ３ ３ ． Ｅ ２ ３黄志强 、 黎成 ， 固井 注 水 泥 过 程 的 动 态 描述 研 究 Ｅ Ｊ ３ ， 长 江 大 学 学
６结 论
（ １ ） 本 文综 合考 虑 了 固井 注水 泥施 工 过 程 中管 串组合 、 井 身结 构 以及 施 工排 量 等 的 变化 等 对 井 筒
内流体 位 置的影 响 ， 建立 了计 算 模 型 ， 采 用多 段式 的
报（ 自然 科 学 版 ） ， ２ ０ ０ ６ ， ６ （ ２ ） ： ５ Ｏ 一５ ３ ． ， Ｅ ３ ３夏宏南 、 陶谦 、 杨 明合 ， 固井 注 水 泥 过 程 计 算 机 动 态 模 拟 微 模 型 研究［ Ｊ ］ ， 断块 油 气 田 ， ２ ０ ０ ６ ， ｌ ３ （ ４ ） ； ５ ５ —５ ７ ． ［ ４ ］王选成 、 舒中选 、 李静芬， 用Ｅ ｕ ｌ ａ ｒ 方程分析注水泥“ ｕ” 型 管 效 应 Ｅ Ｊ ３ ， 石油钻探技术 ， １ ９ ９ ４ ， ２ ２ （ ３ ） ： ３ ６ —３ ８ ． ［ ５ ］徐璧华 、 郭小 阳、 刘崇建 ， 固井 注 水 泥 访 真 系统 的 开 发 与 应 用 ， 西
２ ０ １ ３年 第 ２期
吴 朗 ， 等 ： 固 井 注 水 泥 时 确 定 流 体 准 确 位 置 的 方 法 研 究
（ ２ ） 准确 的预测 注入井 内流体 的位置 ， 能更 加 准
固井注水泥时确定流体准确位置的方法研究

固井注水泥时确定流体准确位置的方法研究


图１ 井 简体 积 分 段 图
２ 注 入 流体 量 及 施 工 排 量 的确 定
根据 注水 泥施工 排量 方案 得到 注入 的各种 流 体
的 注入量 Ｑ 及施 工 的量 ｑ ， 则各 种流 体 的注入 时
间 ｔ ：
上层 套管 段 的环空 容积 Ｖ ｓ ｈ ：
作者简介 ： 吴朗（ １ ９ ８ ６ 一） ， 在读硕 士， 主要从事钻井工艺、 固井工 艺等方 面研究 。
都 会影 响流体 在 井 内的位 置 ， 本 文针 对注水 泥施 工过 程 中流 体 流 动特 点和 井 内体 积 组 成 等 对 注水
泥作 业的影 响进 行 系统研 究， 采用分段 式体 积计 算 方 法较 为精 确 的确 定 注入 井筒 内各 段 体 积 流体
的种 类 、 位置， 能更好 的预 测 井 内动压 力 的变化情 况 ， 更加 准确 地计 算注 水泥施 工动 态参 数 ， 对提 高
式中： Ｑ一 累计 注入 量 ， 。 ； Ｖ 一 井 内分段 后 各
段体 积 ， ｍ。
∑ｔ ＜ｔ ∑ｔ （ 一 ｏ … ）
” ， １
’ （ ６ ）
式中： ｔ ｉ 一 流 体 的注 人 时间 ， ５ 。 则 由上式 判 断 ｔ 时 刻 已有 ＋ １ 种 流 体 注入 井
２ Ｏ ｌ ３年 第 ２期
石 油 工 业 计 算 机 应 用
Ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ Ｐｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ ｌ ３
Ｔｏ ｔ ａ １ ７ ８
５ ２
总第 ７ ８ 期
固井 注 水 泥 时确 定 流体 准确 位 置 的 方法 研 究
海洋深水固井温度模拟技术

海洋深水固井温度模拟技术


ＡＰ 推 荐方法 或经 验推算 等得 到 的 。ＡＰ 推荐方 法是 Ｉ Ｉ 假 定温 度梯 度为恒 定值 来计算 井底循 环温 度 和井底 静 止 温度 的 ，经验 证明 ，该方法 在常 规 固井 作业 中起 到 了很好 的指 导作用 ，但 是在深 水低 温 固井 中 ，受海 水 温度 、海流 速度 、地层 特性 、流体 本身 的热学 性能 等
下 ，在深 水低温 注水泥 过 程 中 ，水泥 浆温 度是一 个先 降后 升再缓 慢下 降 的过程 ，不 同于 常规 固井 中的水泥
１ 海 洋 深 水 温 度 变化
研究 表 明 ，太 阳能量 能影 响到 的海水 深度 一般 为 １ （ ０ （ ～４ ０ ｍ，在 此 深 度 以下 ，是 一 个 温 度 下 降很 快 ） ） 的过 渡层 ，之后 随着 深度 的增 加温度缓 慢 下降 ，泥水 界面 温度一 般约 为 ４ Ｃ。在一 些特殊 地 区 ，泥 水界 面 的水 温可低 至 一３ Ｃ ！。
结 时 间几 十分钟 的变 化 。所 以要开发 满 足低温深 水 固
法预测 温度 了 。因此 ，石 油勘探 专家们 提 出了各 种
预测深 水低 温 固井水 泥浆温 度 的方 法 。这些 方法一 般
都是把 现场 的 水泥 浆 性 能 （ 度 、流 变性 等 ） 密 、入 井
温度 、井 眼条件 、海 水温 度 、海 流速 度 、地 层性能 等
浆温 度 由低到 高然后 再恒 温 的过程 。
目前 ，国外 一些 公 司开发 的温度 模拟 器能很 好的 模拟 水泥浆 温度 变化 情 况 。Ｄ Ｇ． ａｖｒ 等人 的 温度 ． Ｃ ｌｅｔ
模拟 器可 模拟在 海流 存在 的情况 下某 一段 水泥 塞的温 度 变化历 程和套 管鞋 处水 泥浆 的温 度变化 。 图 １ 是利 用该 模 拟 器 模 拟 的 注 水 泥 时 ＋ ０ ． ５ ８ ０ ｍｍ 套 管 鞋 处 （ 深 ｌｌ ６ ７ 水 ６ ． ７ｍ，＋ ０ ． ５ ８ ０ ｍｍ 套 管 下 深 １ ９ ９ ６ ２． ９
油气井固井注水泥顶替的理论模型及应用分析

油气井固井注水泥顶替的理论模型及应用分析

度，
如何提升固井质量是面临的难题。
固井的过程是水泥浆驱替套管外部环形空间钻井
液，水泥浆充满环形空间后，凝固形成水泥墙，实现对
井壁的封固。在这个过程中，要达到好的固井效果，必
须保证水泥浆具有好的顶替效率，如果水泥浆顶替不
彻底，在凝固的过程中，受残余钻井液影响，会在封固
井段形成钻井液槽，影响了固井质量，使得容易出现窜
2021 年第 4 期
57
西部探矿工程
油气井固井注水泥顶替的理论模型及应用分析
张雅秋*
（大庆钻探工程公司钻技一公司固井设备修保厂，
黑龙江 大庆 163000）
摘
要：固井在油气井建设过程中起到承上启下的作用，
固井质量的好坏不仅对后续的施工作业造成影
响，
还影响油气井使用寿命，
必须予以重视。固井过程中注水泥的顶替效率是影响固井质量的重要环
有害固相含量更为敏感，因此在现场施工过程中，应适
钻井液的表观粘度变化幅度很大，说明高密度钻井液
当提高高密度油基钻井液的化验频率并制定更为详细
对固相含量的敏感度更大。
的钻井液性能调整方案。
表6
不同有害固相加量对油基钻井常规性能的影响
表观粘度（mPa·s）
有害固相
3
（%）
1.6g/cm3
2.0g/cm3
管外壁与井壁的环空中不同位置的水泥浆流速及流态
离子能够与水泥浆中的氢氧化钙反应，生成悬浮状的
差异较大，最宽处流体流速能够达到最窄处流速的几
胶体化合物，填充在颗粒的间隙，强化了水泥浆的空间
十倍，并且在最宽处的流体流态为紊流，最窄处流体流
结构，提升了水泥浆的防水渗能力。因此，为提升水泥
态为层流。由于流速和流态的差异，在注水泥时，距离
固井水泥环微间隙与微裂缝的模拟试验方法

固井水泥环微间隙与微裂缝的模拟试验方法

固井水泥环微间隙与微裂缝的模拟试验方法固井水泥环在油气井中的重要性不言而喻，它不仅是确保油气井安全稳定生产的关键部分，同时也是防止油气井漏失的关键环节。

然而，由于油气井环境的复杂性，固井水泥环在使用过程中会产生微间隙和微裂缝，从而降低固井效果。

因此，模拟试验方法成为研究固井水泥环微间隙和微裂缝的重要手段。

室内试验是一种通过试验设备在实验室内模拟油气井环境进行的试验方法。

该方法主要包括以下几个步骤：1.制备固井水泥样品：根据实际油气井环境的要求，按照一定比例混合水泥、骨料和一定量的掺合料，并加入适量的水进行拌和，制备成固井水泥样品。

2.确定实验条件：根据实际油气井环境的参数，如温度、压力等，确定实验室中的试验条件，包括试验设备的温度、压力和其他环境条件的控制。

3.设置试验装置：将制备好的固井水泥样品放入试验装置中，并设置好相应的测量装置，如压力计、变形计、微观摄像机等，以监测固井水泥环的变形和裂缝。

4.施加负荷：根据实际油气井环境的负荷要求，在试验装置上施加相应的负荷，可包括静态压力、动态载荷和温度变化等。

5.进行试验和记录数据：在试验过程中，对固井水泥样品的变形和裂缝进行观察和测量，并及时记录相关数据，如变形值、裂缝长度和裂缝宽度等。

6.分析结果和评估：根据实验数据，分析固井水泥环的微间隙和微裂缝形成的原因，并对固井水泥环的性能进行评估和改善意见的提出。

相比之下，井口试验是一种更接近实际油气井环境的试验方法，可以直接在油气井井口进行试验。

其步骤如下：1.安装试验装置：在油气井井口附近的固井水泥环位置安装试验装置，包括负载装置和测量装置。

2.施加负荷：使用负载装置对固井水泥环施加真实的油气井井口负荷，如静态压力、动态载荷和温度变化等。

3.监测和记录数据：使用测量装置监测固井水泥环的变形和裂缝，并及时记录相关数据。

4.分析结果和评估：根据试验数据，分析固井水泥环微间隙和微裂缝形成的原因，并对固井水泥环的性能进行评估和改善意见的提出。

固井注水泥仿真模拟系统的开发与应用

固井注水泥仿真模拟系统的开发与应用

固井注水泥仿真模拟系统的开发与应用
徐壁华;郭小阳;刘崇建
【期刊名称】《西南石油大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】1996(000)003
【摘要】准确反映和描述注水泥过程中井下各种参数的动态变化，对合理控制施
工措施，保证注水泥顶替质量是非常重要的。

本文主要根据这几年开发的注水泥仿真系统和在几个油田应用的情况，介绍了开发注水泥仿真模拟系统所用的模型特点与基本原理，系统的主要功能，并介绍了该系统在现场的应用情况和系统的适用性。

【总页数】6页(P38-43)
【作者】徐壁华;郭小阳;刘崇建
【作者单位】石油工程系;石油工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TE256.5
【相关文献】
1."接力式"免钻注水泥器在漏失井固井中的应用 [J], 李胜杰
2.运用固井设计与仿真模拟系统辅助现场提高固井质量 [J], 徐璧华;郭小阳
3.固井注水泥过程计算机仿真 [J], 张文;张景富
4.固井注水泥浆顶替效率评估的新模型 [J], 杨谋;唐大千;袁中涛;张俊;徐力群;陈英
5.油气井固井注水泥顶替的理论模型及应用分析 [J], 张雅秋
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固井常见注水泥方法

固井常见注水泥方法

常规注水泥注前置液：为提高水泥泵顶替钻井液的效率，保证水泥环质量，在钻井液与水泥浆之间注入一段“液体”，这种特殊的液体称为前置液，按其性质分为冲洗液和隔离液，在顶替钻井液过程中起到冲洗、稀释和隔离钻井液作用，从而提高水泥浆的顶替效率。

注水泥浆：指按封固井段内井眼与套管之间环荣大小计算用水泥数量，通过固井专用设备将干水泥和配浆水混合成一定密度的水泥浆，并通过套管注到井内。

压胶塞：指注水的水泥数量到达设计要求时，将胶塞压入井内。

起作用是有效地隔离顶替液与水泥浆，并刮下套管壁上的水泥浆，同时与管串上的浮配合，起到控制替钻井液量的作用。

为防止先期注入的水泥浆在套管内与钻井液发生混窜，有时还在注前置液之后加入一个下胶塞，这是一个空心只有一层特殊隔膜的胶塞。

起作用时组织水泥浆在套管内狱卒阿宁也混攒。

当水泥浆充满套管时，下胶塞坐在浮攒上，压力达到一个较小的值时，隔膜被破坏通道打开，保证后续施工正常进行。

钻替井液：指用顶替液推动胶塞，将套管内的水泥浆替到套管外的环形空间，到达封固的层的过程，这是固井工作的重要环节。

由于常用的顶替液为钻井液，故称替钻井液。

碰压：当顶替液的数量达到套管串浮箍以上的容积时，胶塞将坐在浮箍上，流体通道封闭，使套管内压力突然升高，这一现象称为碰压。

它标志着浮箍以上的套管内的水泥浆全部被顶替到环空。

套管试压：碰压后，为了验证套管串的密封情况而进行的压力试验。

具体做法是将套管内压力提高到某一规定的数值，经一定时间后而不下降为合格。

说明整个管串的密封性很好，符合油气井投产的使用条件。

如果在一定时间内套管内压力下降，则说明管串密封有问题，需查找原因进行处理。

有些油田规定在水泥浆侯凝之后进行套管试压。

侯凝：试压结束后，将套管内的压力释放掉，使套管处于不变形的状态下侯凝，保证固井质量。

此时，应注意浮箍、浮鞋的密闭性，如发生倒流现象，则需根据水泥浆与泥浆的压差值，确定一个回憋压力。

此压力不宜过高，以免套管变形，一般在套管内外静压差基础上附加1-2Mpa.分级注水泥分级注水泥是利用连接在管串上的可以打开和关闭的特殊接箍，将一口井的注水泥作业分两次或三次完成的注水泥工艺。

固井注水泥过程计算机仿真

固井注水泥过程计算机仿真


１ 平衡压 力注水泥
注水 泥 施 工 的设 计 和 监 控 是 固井 施 工 重 要 技 术 环节 ， 口井 的 注 水 泥 设 计 质 量 、 工 参 数 监 控 一 施 和调整水 平 ， 直接 影 响固井 质量 。
当注 入 的水 泥 浆 密 度 大 于钻 井 液 密度 时 ， 动 驱 钻井 液流 动 所 需 的泵 压 逐 渐 被 水 泥浆 液 柱 产 生 的
底压力 、 测点压力和返 出排量等。利用 Ｄ ｌｈ 编制 了注水 泥过程计 算机仿 真软件 并现场 应用 ， 观 ｅ ｉ ｐ 通过 与现 场实测 数据对 比， 模拟结果 与实测数据符合 率很 高， 明该软件可用来指 导固井施工及辅助 固井设 计。 表
关 键 词 固 井 注 水 泥 模 拟 压力 “ ” 管 效 应 Ｕ 型
压 力加上 流 动摩 阻压 力 不 能 大 于 地 层 的破 裂 压 力 或 漏失压 力 。
注人井 内的 各 种 流 体 密 度 不 同水 泥 浆 密 度 往 往 大 于井 内钻 井液密 度 ， 内可能 产生 “ 型管 效 应 ， 井 Ｕ” 导
致井 内 的实际 流量 大 于泵 入 排 量 ， 而 导 致 过 高 的 进 环空动 液 柱压 力 ， 裂 地 层 产 生 漏 失 ， 注 水 泥 失 压 使
不同的流体类型 、 不同的流动状 态、 同的部 不
位 （ 套管 内和套管 外环形 空 间 ） 雷诺 数 计算 公式 指 ，
式 中 ，Ｐ） （ ，。为 “ 型 管 效 应 出现 时初 始 循 环 摩 阻 Ｕ” 不 同 ， 阻 系 数 计算 公 式 也 不 同。宾 汉 流体 （ 它 摩 其
压力 降 ，ａ（ ｈ） 、Ｐ，。 Ｐ ；Ｐ 。（ ｈ） 为环 空 、 管 内在 ” 型 套 ｕ”
固井注水泥流程图

固井注水泥流程图

固井注水泥流程图固井注水泥是石油钻井中非常重要的一个环节，它能够保证钻井管在地层中的稳定，防止地层井漏，同时也能够防止地下水污染。

固井注水泥流程图展示了整个固井注水泥的工作流程，下面我们就来详细介绍一下固井注水泥的流程图。

首先，固井注水泥的准备工作非常重要。

在进行固井注水泥之前，需要对井口进行清洁和检查，确保井口的状态良好，没有杂物和污物。

同时，需要准备好所需的固井设备和材料，包括水泥、水泥搅拌设备、泥浆泵等。

接下来是固井注水泥的搅拌和配比工作。

在搅拌水泥的过程中，需要根据地层情况和固井要求，精确地配制出适合的水泥浆。

这个过程需要严格按照配比要求进行，确保水泥浆的质量符合标准。

然后是水泥浆的注入和固井。

在进行水泥浆的注入过程中，需要根据井深和井径的不同，选择合适的注水泥工艺，确保水泥浆能够均匀地填满井筒，并且能够完全固定井管。

在注水泥的过程中，需要不断地监测注水泥的压力和流量，以确保注水泥的效果符合要求。

最后是固井注水泥的验收和记录。

在完成固井注水泥之后，需要对固井效果进行验收，确保固井的质量符合要求。

同时，需要对固井注水泥的整个过程进行记录，包括注水泥的时间、压力、流量等数据，以便后期的分析和总结。

通过固井注水泥流程图，我们可以清晰地了解固井注水泥的整个工作流程。

在实际操作中，需要严格按照流程图的要求进行，确保固井注水泥的质量和效果。

固井注水泥是石油钻井中非常重要的一个环节，只有做好固井注水泥工作，才能够保证钻井的顺利进行，同时也能够保护地下水资源和地层环境的安全。

固井注水泥顶替效率预测计算方法研究开题报告

固井注水泥顶替效率预测计算方法研究开题报告

3.2
3.2.1
在石油固井工程中, 水泥浆对泥浆的顶替, 可以看成是宾汉流体在偏心环空中的轴向层流顶替。文献在研究两种宾汉流体顶替的轴向速度时仅是将单相流动速度简单地叠加, 其实质是假设压力梯度沿径向为常数, 文献研究宾汉流体在偏心环空中的顶替规律时, 假设顶替液(水泥浆)沿流道中心流动, 而被顶替液(泥浆)沿壁面附近流动, 这实际上是研究了两种宾汉流体的“ 环空” 流动。显然,这种流动与实际顶替情况相差甚远。许多学者已经证明, 对非牛顿流体在偏心环空中的流动, 可以用变高度的平板流模型近似研究。文献困指出, 当内管外径和外管内径的比值大于0.3时, 用变高度的平板流模型代替偏心环空中流动, 具有满意的精确度。文献进一步指出, 当环空内径与外径比值大于0.6时, 可以用平板流模型精确模拟偏心环空中的流动。
FLUENT通用CFD软件包，用来模拟从不可压缩到深度可压缩范围内的复杂流动。它采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而FLUENT能达到最佳的收敛速度和求解精度，它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能。灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使FLUENT可以模拟许多工程实际问题，包括可压缩、不可压缩流动，牛顿流体、非牛顿流体，单相、多相流动，有旋、无旋流动，惯性坐标系、非惯性坐标系下的流动，有化学反应、无化学反应的流动等。同时软件还提供了许多的湍流模型、壁面处理及燃烧、传热模型等，便于针对特定问题选择。用户自定义函数液位改进和完善模型，处理个性化问题和给出合理的边界条件提供了可能。
动力：水泥浆与钻井液流动的压力梯度，活动套管引起的牵引力，水泥浆与钻井液交界面上速度差引起的牵引力以及密度差引起的浮力。
增大水泥浆动力，减少钻井液阻力，是保证两相液体流动的基本措施，而实现两相液体界面的均匀顶替和减少近壁层厚度则是提高水泥浆顶替效率所要解决的主要问题。
固井软件手册-操作手册

固井软件手册-操作手册

固井工程设计软件技术手册西南石油大学2016-6第二部分操作手册编写人徐璧华冯青豪目录第一章进入软件 (1)1.1 新建设计 (1)1.2 打开设计 (3)第二章软件功能窗口格式 (5)2.1 功能菜单 (6)2.2 快捷功能按钮 (6)2.3 功能子窗口 (6)2.4 操作提示窗口 (7)第三章软件语言与单位设置 (8)3.1 软件操作 (8)3.2 系统语言设置 (8)3.3 使用单位设置 (9)3.4 编辑与工具设计 (10)第四章编辑设计基本数据 (13)4.1 主要作用 (13)4.2 对设计数据的基本要求 (13)4.3 数据编辑操作 (13)4.4 主要数据说明 (16)第五章保存数据 (23)5.1 临时保存 (23)5.2 永久保存 (23)5.3 保存数据到数据文件 (23)5.4 保存数据到另一数据文件 (24)第六章扶正器与摩阻 (25)6.1 扶正器的安放 (27)6.2 下套管摩阻 (31)第七章注水泥设计 (33)7.1 用量计算 (33)7.2 流体设计 (38)7.3 注水泥作业 (40)第八章注水泥模拟 (48)第九章设计分析 (50)9.1 失重与气窜 (50)9.2 循环温度预测 (51)9.3 顶替效率分析 (52)第十章打印报告 (54)第一章进入软件点击Windows 开始菜单，从任务栏中找到本软件程序组，点击程序即可启动固井工程设计软件主程序；或直接双击桌面快捷方式。

系统启动后，显示出软件窗口。

在使用固井工程软件进行相关内容的设计与分析之前，必须先输入或调出相应的数据，新建和打开设计便是帮助实现这个需要的功能。

1.1 新建设计开始一个新的固井设计1.1.1 软件操作进入新建设计功能有两个途径：1）在刚启动软件时，在界面的左上角有一个直接新建的按钮，点开按钮即为新建设计。

2）从系统功能菜单栏中的“文件”菜单项，选择其中的“新建设计”功能，进入后，窗口显示为：在上述界面下方的几个按钮的用途：1)典型套管程序和调入典型程序：在它右侧的下拉框有系统输入的典型的套管程序，如有和设计一样的套管程序，可选择，然后点击“调入典型程序”按钮，会出现基本的套管程序数据。

科技成果——精细控压压力平衡法固井技术

科技成果——精细控压压力平衡法固井技术
技术开发单位
中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司
适用范围
复杂超深井窄安全密度窗口地层固井
成果简介
在注水泥设计时，将环空流体的静液柱压力设计为略低于地层孔隙压力，然后借用MPD技术装置，通过节流产生的井口回压或直接在井口施加补偿压力，使固井过程中通过井口压力和环空流动摩阻实现平衡孔隙压力，避免循环流动阻力过大而压漏地层。

注水泥结束后环空继续施加补偿压力，防止水泥浆失重造成候凝期间环空窜流。

工艺技术及装备
1、固井浆柱结构优化设计技术；
2、压稳防漏施工参数设计技术；
3、全过程井口压力实时控制技术；
4、旋转控制头、回压补偿泵等精细控压钻井装备与精细控压压力平衡法固井模拟分析与设计软件。

市场前景
该技术有效解决了复杂超深井窄安全密度窗口地层固井难题，提高顶替效率，保障施工安全，提高固井质量，在川渝地区获得规模应用，成效显著，已逐步推广应用于塔里木油田山前构造等国内深井、超深井固井，具有广阔应用前景。

固井设计与分析系统软件开发

固井设计与分析系统软件开发陈伟;张金秋;殷亚琼;鲁洪清【摘要】已有田井软件存在考虑因素不够全面,功能不齐全、导航不明确、适应性不是很广等不足,因此,有必要研究一套集固井工程设计、模拟、实时监测和事后分析于一体的新型固井软件.该软件主要理论依据是国家颁布的相关最新标准并考虑了其中不足.该软件具有功能强大、界面友好、使用方便等特点.软件计算结果与实际结果基本吻合.【期刊名称】《内蒙古石油化工》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】4页(P100-103)【关键词】固井设计;固井模拟;固井实时监测;固井事后分析;固井软件【作者】陈伟;张金秋;殷亚琼;鲁洪清【作者单位】中石化胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司定向井公司,山东东营257064;湖北省武汉市长江大学石油工程学院,湖北武汉430100;胜利油田分公司采油工艺研究院,山东东营257000;湖北省武汉市长江大学石油工程学院,湖北武汉430100;湖北省武汉市长江大学石油工程学院,湖北武汉430100【正文语种】中文【中图分类】TE256为了提高固井工程设计的针对性、准确性、快速性及提高固井质量，国内一些科研单位和高等院校等相继开发了一些固井软件，但这些软件存在一定的不足，如考虑因素不够全面、功能不是很齐全、导航不明确、适用性不是很广等。

因此，结合最新研究成果与理论方法，开发出一套集固井工程设计（事前）、实时监测（事中）和事后分析（事后）于一体的新型固井软件，显然具有十分重要的意义与应用价值。

1 相关理论该软件包含大量子功能模块，其中涉及到理论计算的主要功能模块有：多种应力强度模式下的套管柱强度设计与校核[1～3］、套管居中设计与校核[4，5］、套管摩阻计算与校核[6］、起下套管的波动压力计算与校核[7］、注水泥流变学设计与校核[7～11］等，其主要依据国家颁布的相关最新标准并考虑标准中的不足。

2 系统总体结构该软件可划分为四大子系统，分别是基础数据子系统、固井工程设计子系统、固井施工监测子系统、固井工程事后分析子系统。

盘4O块钻井液与固井水泥室内综合动态评价

关 键 词 ： 平 钻 井 ； 井 水 泥 ； 失 量 ； 入 深度 水 固 滤 侵
中图 分 类 号 ： Ｅ ５ Ｔ ２
文献标 识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：Ｏ ６ ７ ８ （０ ０ ０ 一 Ｏ ４ — ０ １Ｏ— ９１２ １）１ ０９ ３
１ ３ 评 价 实 验 方 法 ．
盘４ Ｏ块 Ｎｇ 藏 位 于 胜 利 油 区 临 盘 油 田 西 南 。油
用 计 算 机 自动 控 制 ， 同 时 进 行 数 据 采 集 、 理 、 可 处 过
程监 测等功 能 ， 目前 国 内最 先进 的入 井 流体 评 价 是
实 验 系统 。
１ ２ 建 立依 据 ． Ｓ Ｔ ５ ０ ２ ０ ｛ 井 液 完 井 液 损 害 油 层 室 Ｙ／ ６ ４ ～ ０ ２ 钻 ３ 实验 结 果 与 分 析
在 钻 开油 气层 的过 程 中， 钻井 泥浆 中 的固相 和 液相侵人 油气层 ， 极易诱发 油气层 潜在 损害 因素 ， 造
内评价方法 》一 。
收 稿 日期 ： ０ ９ ８ １ ２ ０ …０ ４ 作者 简 介 ： 张保 卫 （ ９ ｌ ） 男 ． 程 师 ， 业 于 成都 地 质 学 院 ． 从 事 油藏 工程 工 作 。 】７一 ． 工 毕 现
井水 泥浆 的滤 失与 侵入 伤 害影 响 ， 目前 缺 乏 相 应 的 室 内动态评价方 法 。 因此 ， 要 建 立 比较 科 学 的 钻 井 需 液 与 固井 水 泥 室 内综 合 动 态 评 价 实 验 方 法 ， 满 足 以 薄层水平井 钻井工 艺技术 的需求ｎ ： 。 １ 建 立 钻 井 液 与 固 井 水 泥 室 内综 合 动 态 评 价 实 验
５ Ｏ
内蒙 古石 油化 工
２ １ 年第１ ００ 期

水平井固井顶替效率模拟及优化

水平井固井顶替效率模拟及优化彭博(中国石化江汉石油工程有限公司钻井一公司，湖北 潜江 433121)摘要：油气生产开发中固井水泥环的封固质量直接影响后续产能的建设，为保证固井屏障具有优良的封堵效果，固井作业施工中高效的顶替效率是先决条件，故需弄清固井施工中各工作液在顶替施工中流动规律，根据流动规律对相关的工艺参数及技术指标进行调整。

文章利用计算流体力学软件Fluent ，对钻井液和水泥浆顶替情况的数值模拟，弄清了水平井在不同偏心度、顶替流速、密度差与顶替效率的关系；同时模拟出了固井作业中井筒工作流体的性能对顶替效率影响规律。

关键词：顶替效率；偏心度；顶替流速；密度差；流体性能；模拟中图分类号：TE256文献标志码：A文章编号：1008-4800(2021)08-0092-04DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2021.08.045Simulation and Optimization of Displacement Efficiency of Horizontal Well CementingPENG Bo (No.1 Drilling Company, Sinopec Jianghan Oilfied Service Corporation, Qianjiang 433121, China )Abstract: In the oil and gas production and development, the sealing quality of the cement ring directly affects the subsequent productioncapacity. In order to ensure that the wellbore of the oil and gas well has a good sealing effect, it is a necessary prerequisite to ensure the efficiency of cement injection displacement. Therefore, it is necessary to clarify the drilling fluid and the drilling fluid during the cement injection process. According to the flow law of cement slurry in the process of displacement, the relevant process parameters and technical indicators should be adjusted according to the law. This paper uses computational fluid dynamics software Fluent to numerically simulate the displacement of drilling fluid and cement slurry, and clarify the relationship between different eccentricity, displacement flow rate, density difference and displacement efficiency in horizontal wells. Simultaneously, the influence of the performance of the wellbore working fluid on the displacement efficiency in cementing operations is simulated.Keywords: displacement efficiency; eccentricity; displacement flow rate; density difference; fluid performance; simulation0 引言目前，水平井在油气开发领域中被大范围地运用，为确保固井作业过程中在水泥封固段内完全填充水泥浆，固井施工中的顶替效率作为重要影响因素需要受到重视。

固井工程师CEMEAS助手系统

固井工程师CEMEAS助手系统
陈明亮;韩永友;刘硕琼;刘顶运
【期刊名称】《江汉石油科技》
【年(卷),期】1997(007)002
【摘要】固井工程师助手系统是一个集固井设计、注水动态模拟、数据管理、固井报告生成和固井质量统计分析等功能于一体的大型综合性软件，已在油田投入使用。

介绍了该系统的设计思想、组成、详细功能、总体特点及使用环境。

【总页数】4页(P65-68)
【作者】陈明亮;韩永友;刘硕琼;刘顶运
【作者单位】江汉石油学院;江汉石油管理局;长庆石油勘探局
【正文语种】中文
【中图分类】TE256.1
【相关文献】
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74 河南科技 2012.10 上
情况，了解顶替过程中各浆体通过关注点时的流态、流速等重要 参数，并对可能发生的复杂情况和固井质量问题进行报警。
二、模拟方法 固井施工模拟的基本模型为环空动压力平衡的 U 型管模 型。动态参数的描述及求解方法，是实施固井动态过程模拟的 基础。随着注替时间的变化，井内流体的实际流量、液柱动压 力、地面压力、井内流体的种数、各种固井流体的流态、位置、液 柱长度等参数都随时间不断变化。在动态（注替过程）和静态 （候凝过程）条件下，环空各种流体产生的总压力应保持与地层 压力的相对平衡即整体压力平衡。应用注水泥流变学设计理论， 考虑实际井身条件，建立注水泥动态过程平衡压力的计算模型。 应用环空动压力平衡的 U 型管模型，建立井内任意时刻的 压力平衡方程为：
。
（1） 式（1）中，PS 为地面压力，MPa；LAi 为 TX 时刻，环空中第 i 种 流体的液柱长度，m；LCi 为 Tx 时刻，套管内第 i 种流体的液柱长 度，m；ρi 为第 i 种流体的密度，g/cm3；k 为 Tx 时刻，井内固井流体 的种数；αi 为 LAi 段上的平均井斜角，度；αi 为 LCi 段上的平均井 斜角，度。 由于水泥浆密度一般比钻井液密度大，当套管柱内流道与 环空流道的静液拄压差足以克服管内及环空流道沿程摩阻压降 时，套管内将出现真空段，此时井口水泥浆将自由下落，套管内 井口压力为零，套管内和环空中流体发生“U”型管效应。根据环 空动压力平衡的 U 型管模型，采用迭代方式计算自由下落期间 井内实际流量。
三、注水泥模拟软件开发
在对注水泥动态过程分析描述的基础上开发的注水泥计算
机模拟软件，可对注水泥方案进行施工模拟，根据具体的井深结
构、地层条件，设计出最佳的施工方案。该软件主要包括以下几
个功能块：水泥流体流变参数设计、参数输入及基本参数计算、
。
（2） 在 t 时间内，地面泵入流体累计体积为 Q0 t，井口返出流体总
体积 VG，则真空段空间总体积 VA等于井口多返出的那部分流体
体积。
VA=VG-Q0 t。
（3）
当井内实际流量和真空体积确定后，即可求出各种流体流
过关注点深度处的流态、接触时间以及真空段长度、关注点处的
动态压力随时间的变化等参数。
LANDMARK、道威尔-SCHLUMBERCE、以色列帕拉代姆等公司 都研制开发了注水泥动态模拟与设计系统。
一、注水泥模拟 注水泥过程中，要保证获得良好的顶替质量，必须准确控制 随固井注替施工时间而变化的参数及井下地层的稳定情况，如 井内流体的实际流量、液柱动压力、环空动压力、地面压力等；而 这些情况可通过注水泥过程中如下某些参数的变化反映出来.如 液体流变性、流态、流速、接触时问、流动压力以及“U 型管效应” 的变化等。通过合理的计算模型，利用计算机全面地模拟出整 个注水泥期间的各种参数变化，进而提出控制施工过程的有效 措施，从而实现高效顶替、整体压力平衡的固井目的，达到优质 封固。 其主要功能包括：计算注替过程中套管内可能出现的最大 真空段长度；计算注替过程中环空动态压力、泵压和流量的变化
因此，在注水泥施工设计时要针对以上难题充分考虑小间 隙、偏心环空、高温度差等影响因素，设计合理的固井流体浆柱 结构、注水泥顶替排量及顶替泵压等，实现平衡压力固井；并对 整个注水泥过程实施动态模拟计算，以达到安全、合理、高效的 固井目的。
国外 Halliburton、Schlumberger 等技术服务公司都有自己独 特的固井设计软件系统，其中使用比较广泛，有代表性的有美国
另一端为圆锥形的十字头销。 浮动圆柱销制造简单，磨损均匀，但工作时冲击较大，一般 用于中小型压缩机。固定圆锥销，中段为圆柱体，与铜套配合， 承担全部活塞力，两端与十字头孔配合处为圆锥形，锥度为 1/ 10-1/20，用螺栓或压板固定，结构比较复杂，主要用于活塞力大于 5.5×104 N 的大型压缩机上。本文，笔者所述压缩机十字头销所采 用的形式即为固定圆锥销，小头用单螺母加防松垫进行固定。 由于锥形十字头销，运行中锥体部分存在较大轴向力，而圆 柱部分主要受到横向剪切力，这两部分的力随着机组的往复运 行都是交变，且带有冲击的，所以对销子轴向固定的可靠性要求 很高，该压缩机原采用的单螺母固定，轴向力直接作用到螺母 上，在十字头的往复运动剧烈冲击下，很容易松动，即使采用了 防松垫，但其防松的强度不足以达到完全防松的目的。为此，经
与设计单位共同研究，决定对十字头进行改造，如图 销
图 5 改造后的十字头结构 十字头销仍采用中间圆柱加两头锥形结构，大头采用压盖 外加四条 M12 的螺栓进行轴向固定，螺栓的六角头用Φ3 的制动 铁丝进行连接，防止螺栓松动。这样，十字头销轴向力直接作用 不到螺栓，而是直接作用到压盖上，实践证明，这种结构形式对 十字头销的轴向固定是可靠的。2007 年改造投用至今，运行平 稳，彻底解决了这一困扰多年的安全隐患。 四、结论 关于十字头销形式及其轴向定位方式的选用，有关设计规 范上尽管没有严格的规定，但笔者认为采用压盖进行轴向定位 比较可靠。这样可以将十字头销的轴向力进行分散，大大改善 了轴向力全部集中在单个螺栓的状况。HK
网络出版时间：2013-01-29 13:46 网络出版地址：/kcms/detail/41.1081.T.20130129.1346.131.html
工业技术
INDUSTRY TECHNOLOGY
长江大学 石油工程学院 刘 高 黄志强 于建涛 廖江东 沈家训
固井作业是整个石油钻井过程的一个重要环节，它的质量 直接关系到整个钻井工作的成败。根据国内深井超深井固井经 验，各层套管水泥均要求返至地面，导致固井封固段长。由深井 超深井复杂地质条件及几何条件，在深井超深井固井中，通常面 临下述复杂问题：长封固段固井技术难题；小井眼、小间隙固井难 题；窄安全压力窗口、固井漏失及防气窜问题；深井超深井水平井 导致的套管偏心固井难题；不规则井眼条件下固井质量问题。