旋流扶正器作用下环空螺旋流场压降研究

在油气井固井注水泥顶替技术中,使用旋流扶正器不仅可提高套管居中度,还能改变环空流体流速剖面,使流体做螺旋运动,螺旋顶替方式有利于将环空窄间隙滞留泥浆和井壁附着虚滤饼驱替干净,从而提高固井质量。液体螺旋流动方式改变了轴向流场压降的分布规律,展开螺旋流场压降的研究对注水泥安全施工有着重要意义。文章在实验的基础上,推导出了环空螺旋流场压降的计算公式,实验结果表明:环空螺旋流场的压降呈非线性衰减,且在同等条件下大于一维轴向流场的压降值,注水泥施工设计时应对其予以足够重视。

旋流扶正器导流能力评价

固井作业中,首要解决的是注水泥顶替泥浆的问题。如果水泥浆未能"替净"环空泥浆,再好的水泥浆体系也根本不起作用。使用旋流扶正器既可提高套管的居中度,又可对流体进行导流而形成螺旋流,还可以提高环空水泥浆对泥浆的顶替效率。为此,采用理论与实验相结合的方法,深入研究了评价旋流扶正器的导流能力的合理指标,在此基础上研究了旋流扶正器的导叶叶型、导流角、导叶高度,以及旋流扶正器的长度等结构参数对导流能力的影响。

在旋流扶正器作用下环空流场旋流衰减规律研究

在油气井固井注水泥顶替技术中,传统的一维轴向流顶替方式不能有效替净环空被顶替液;而使用旋流扶正器不仅提高套管居中度,还能使环空流体改变流速剖面而做螺旋运动,这使轴向驱替的同时增加一周向剪切驱动力,从而有利于将环空窄间隙滞留泥浆和井壁附着虚滤饼驱替干净,提高固井质量。文章对旋流扶正器本身结构、流体性能、施工排量与旋流发展之间的关系进行了较为全面的研究,研究得出的旋流周向速度的经验公式,计算精度较高,对计算边壁剪切应力,设计旋流扶正器的间距具有重要的意义。

宾汉塑性流体中旋流扶正器间距设计方法

油气井固井注水泥施工时使用旋流扶正器导流产生螺旋流的顶替方式,可以大大提高注水泥顶替效率;但是,目前油气井固井使用旋流扶正器大多凭借经验,缺乏理论依据和行业标准。对固井施工使用较多的宾汉塑性流体介质条件下旋流扶正器的井下间距设计方法进行了研究。使用聚丙烯酰胺配制相似液模拟直井条件下的环空流体进行实验,使用吊线法测取沿程旋流角,得出宾汉塑性流体在旋流扶正器导流作用后旋流衰减规律,通过受力平衡分析推导出了被顶替液静切力小于等于和大于1.81倍顶替液的动切力值时的旋流扶正器安装间距计算公式;该公式反映了井眼环空结构、旋流扶正器导流角、导叶高度,以及宾汉塑性流体性能对旋流扶正器井下间距的影响,为指导旋流扶正器井下间距设计、优化固井液的性能、合理使用施工排量提供了依据。

长塞环封抽油泵防偏磨旋流扶正器设计

柱塞和密封总成之间的偏磨问题严重影响泵的使用寿命和检泵周期,而引起柱塞偏磨最主要的原因是柱塞与密封总成之间的接触位置在圆周轴向上不变。研制了一种防偏磨装置——旋流扶正器,应用CFD软件对其流场进行了数值模拟计算。结果表明:该装置在带动柱塞做往复运动的同时还能够使井液充分旋流并对长柱塞进行扶正,避免柱塞和密封总成总在某一处磨损,有效解决了柱塞偏磨问题,为长塞环封抽油泵的性能改进提供了可靠依据。

套管旋流扶正器的流速模拟研究和应用

采用贝塞尔函数解形式模拟了经过套管旋流扶正器的泥浆和水泥浆的旋流衰减速度场,并进行了以泥浆为介质的全尺寸环空旋流衰减速度场超声波测试,分析了套管旋流扶正器后的速度场衰减机理,数值模拟结果与实际测试曲线趋于一致。在此基础上进行了旋流注水泥工程设计计算和应用。

在旋流扶正器作用下环空液体流动规律的实验研究

在油气井固井注水泥顶替技术中,传统的一维轴向流顶替方式不能有效替净环空被顶替液;而使用旋流扶正器不仅提高套管居中度,还能使环空流体改变流速剖面而做螺旋运动,这使轴向驱替的同时增加一周向剪切驱动力,从而有利于将环空窄间隙滞留泥浆和井壁附着虚泥饼驱替干净,提高固井质量。文章对旋流扶正器本身结构、流体性能、施工排量与旋流流场及旋流衰减之间的关系进行了较为全面的研究,对合理使用旋流扶正器具有重要的参考价值。

旋流扶正器在水平井固井中的作用

根据需要,定向井井眼的倾斜度大小不一,当倾斜度很大,甚至接近水平状态时,下套管固井就要考虑以下问题: 1.长水平井段的套管柱,由于自身重量,套管会紧贴井壁下边,或套管柱与井壁的间隙很小。2.大量的固相颗粒或钻屑沉积在管柱下边,注水泥时使水泥浆无法通过这些阻塞地带。

基于修正幂律模型流体的柳叶形扶正器旋流规律及应用

为提高注水泥过程中水泥浆顶替效率,国内外愈来愈多地使用旋流扶正器。但是,目前旋流扶正器结构参数主要靠经验设计,缺乏理论基础也没有相关行业标准。针对依据文丘里效应设计的柳叶形旋流扶正器,基于修正幂律流体模型,构建了旋流扶正器旋流长度计算模型。通过数值模拟对旋流扶正器井下旋流规律进行研究,推导出了旋流扶正器在修正幂律流体条件下,周向平均速度和完全顶替的临界速度公式。基于旋流扶正器井下旋流规律,分析了井眼环空结构、流体性能、井下井壁附着力对水泥浆顶替效率的影响,优化了柳叶形旋流扶正器旋流角、扶正棱长度、扶正棱有效体积和扶正器高度等设计参数。对比分析了柳叶形与常规旋流扶正器在不同工况下的旋流长度,柳叶形扶正器的旋流长度比常规扇形平均提升了32%,比常规梯形扶正器平均提升了47%。柳叶形扶正器在新疆顺北油田顺北3井等20多井次超深井应用,应用井固井质量明显优于常规扇形的旋流扶正器。

八面河油田薄层稠油油藏水平井钻井实践与分析

水平井开发是薄层稠油油藏上产增产的重要技术手段之一，但因其井眼轨迹的特殊性，给轨迹控制和完井带来了很大难度。本文分析了薄层稠油油藏水平井钻完井的技术难点，提出了加强井眼轨迹控制、提高水平井入靶率、使用粘砂套管提高固井质量等技术方法。为以后该类油藏水平井钻井提供一定的借鉴和参考。