"大肚子"环空液体流动规律的实验研究

针对现场固井在"大肚子"环空段封固质量较差的情况,本文研制了含有"大肚子"环空段的注水泥(液体)流动模拟实验装置。利用该装置,研究井径扩大率、流量、液体流变性能等对"大肚子"环空处的流速场的影响规律。得到了不同情况下(井径扩大率、流量、液体流变性能等变化)"大肚子"环空段不同位置径向截面的流速曲线变化情况,为研究"大肚子"环空段的顶替机理提供了一定的数据资料。     

井内压力变化对水泥环密封完整性的影响及对策

川渝气区的部分井因井内压力大幅度改变,导致水泥环密封完整性失效而发生气窜,引起环空带压。为此,考虑水泥环初始应力状态及井内压力变化特点,建立了水泥环力学模型,论述了页岩气井管柱试压和大型体积压裂、川中高压气井固井后大幅度降低钻井液密度、地下储气库井周期性注采作业等典型工况下水泥环密封完整性可能破坏的形式。研究结果表明:试压和压裂可能导致水泥环周向拉伸破坏,形成径向裂缝;井内压力大幅度降低,使套管壁处水泥环承受的径向拉应力超过抗拉强度,破坏界面胶结,形成微环隙;周期性交变载荷可能引起水泥环疲劳破坏。相应的针对性技术对策为:根据后期作业井内压力变化,选用力学性能匹配的弹性水泥浆或柔性自应力水泥浆;常规套管固井在碰压后立即进行管柱试压;固井后井内压力大幅度下降的井,应用径向预应力固井技术和封隔器防止气窜。     

川中高压气井钻完井期间环空带压原因分析及应对固井技术

川中高压气井纵向上存在多产层、多压力系统,须家河之上浅层气及嘉陵江组、飞仙关组等高压气层显示活跃。区块整体固井质量较好,但钻完井期间有12口井B、C环空异常带压。通过固井情况、气源、带压时间分析,并采用水泥环完整性评价装置及软件分析后续工况对水泥环密封完整性的影响,推断常规水泥石力学性能不适应川中高压气井层间封隔要求,固井后管柱试压、钻井液密度降低易导致水泥环完整性受损,是C环空带压的重要原因。φ177.8 mm尾管固井质量差,后续工况进一步削弱固井胶结质量是B环空带压的重要原因。基于此,针对性地优化了韧性微膨胀水泥浆体系,形成了“以快治气”防窜固井工艺,推广应用封隔式尾管悬挂器。现场应用12口井,φ177.8 mm尾管固井质量声幅评价段平均合格率由52.98%提高至73.18%,较好地解决了钻完井期间环空带压问题。      

精细控压固井技术国内进展及下步发展方向

精细控压固井技术能够有效解决安全密度窗口窄、喷漏同存、溢漏矛盾冲突等较为复杂地层条件下水泥浆一次性上返固井技术难题,可有效防止井漏、气窜和井控风险等复杂情况的发生,同时也有利于提高顶替效率,提升固井质量。在介绍精细控压固井技术产生的背景、原理基础上,分析了几个关键技术节点和目前国内精细控压固井技术进展、装备发展情况,并探讨了精细控压固井技术存在的技术瓶颈与下步发展方向,以期为后续精细控压固井技术深度融合发展提供指导和帮助。     

低速注水泥时密度差对顶替效率影响规律的数值模拟研究

借助计算流体力学(CFD)软件FLUENT,对环空低速注水泥顶替过程进行了数值模拟。分析了在低流速不同偏心度条件下,密度差对顶替效率和顶替界面稳定性的影响规律:套管偏心和非正密度差顶替都会影响顶替界面的稳定性;低速顶替时正密度差顶替效果最好,负密度差顶替效果最差;在偏心环空低速顶替过程中,采用较大的正密度差能够克服偏心影响而提高顶替效率。数值模拟结果与试验结果相吻合,表明采用数值模拟方法研究低速注水泥时密度差对顶替效率的影响规律是可行的。