定向井固井注水泥顶替效率研究

本文依据非牛顿流体力学和两相管流力学理论,研究了定向井固井注水泥顶替效率问题。理论分析和实验结果是:对于定向井偏心环空注水泥情况,套管不居中是影响顶替效率的一个重要因素,但它不是唯一的、起决定性作用的因素。有时套管居中解决得很好,可是顶替效率和固井质量不见得高。所以,提高定向井偏心环空注水泥顶替效率的问题最终可归结为泥浆、水泥浆流变学问题。影响偏心环空注水泥顶替效率的关键因素是泥浆、水泥浆的动塑比和顶替流动压力梯度。通过优选泥浆、水泥浆性能参数和顶替流动的水力参数可以抵消套管偏心对顶替效率的影响,优选参数的数学模式可用本文的式(5)。此外,定向井固井时很难实现套管居中。固井施工中,与其扶正套管,不如再适当拉大套管扶正器安放间距,让扶正器之间的套管段呈斜置或弯曲状态,使偏心环空间隙具有三维不均匀性,从而使井中泥浆、水泥浆呈二、三维流动状态。泥浆、水泥浆的这种流动状态可以减小或消除偏心环空中的滞流区,有利于提高顶替效率。

幂律流体在偏心环空中的流动——流量与压力梯度

进一步研究了幂律流体在偏心环形空间中轴向层流的流量与压力梯度。考虑了流场对于环空间隙几何中心的非对称性。首先确定了速度梯度为零的界面方程r_d=r_d(θ),然后推导出流量与压力梯度的关系式。理论分析表明:偏心环空中的偏心度对其流量与压力梯度的影响很大,在实际计算时是不容忽视的。文末,还将理论计算结果与大量实验数据进行了比较。

BHA大变形下的二维配点法分析

本文对下部钻具组合(简称BHA)进行了详细的受力分析之后,建立了二维大变形情况下BHA控制方程,并用配点法对控制方程求解,推导出BHA在大变形情况下的挠曲线方程。