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本文研究了固井水泥胶结质量预测方法,完成了三个方面的研究:
①基于对滤饼形成过程的研究,应用固液分离和颗粒学理论,对滤饼内部压力变化过程和孔隙度变化过程进行机理分析和数学描述;
②应用泥沙运动力学和概率论,对固井顶替时的滤饼水力清除过程进行了机理分析和数学描述,并结合滤饼内颗粒粒径分布分析建立了计算滤饼体积清除率的方法;
③根据以上研究建立了滤饼清除度与水泥胶结质量之间的关系,获得了固井水泥胶结质量预测模型并进行数值验证。
研究获得4个结论:
①滤饼形成后,沿从井壁到滤饼表面方向的颗粒层孔隙度逐渐增大,比阻逐渐减小,流体压力梯度逐渐减小,流体压力逐渐增大;
②环空流体密度越大、上返速度越高、在滤饼表面产生的壁面剪应力越大,滤饼就越容易被清除;
③当滤饼清除率达到70%时,可保证水泥胶结质量良好;达到85%时,可保证水泥胶结质量优质;
④通过对比委内瑞拉Caracoles油田1999~2000年的固井资料,表明本模型具有一定的可靠性。本文研究结果可用于固井施工前对作业质量预评估,优化注水泥施工参数。