【摘 要】
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泡沫水泥浆作为一种低密度水泥浆,是应用于低压易漏井、长封固井段、稠油热采井等固井作业的一种新型水泥浆,其特殊的流变特性也有利于提高固井顶替效率。本文在前人研究工作的基础上,通过室内实验的方法研究了泡沫水泥浆的流变特性,建立了泡沫水泥固井循环当量密度的计算模型,并通过计算流体动力学软件对泡沫水泥固井顶替时的流动规律进行了数值模拟研究。本文利用高温高压流变仪开展了温度范围为50～120℃、压力范围为0
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泡沫水泥浆作为一种低密度水泥浆,是应用于低压易漏井、长封固井段、稠油热采井等固井作业的一种新型水泥浆,其特殊的流变特性也有利于提高固井顶替效率。本文在前人研究工作的基础上,通过室内实验的方法研究了泡沫水泥浆的流变特性,建立了泡沫水泥固井循环当量密度的计算模型,并通过计算流体动力学软件对泡沫水泥固井顶替时的流动规律进行了数值模拟研究。本文利用高温高压流变仪开展了温度范围为50～120℃、压力范围为0.1～25MPa、泡沫质量范围为0～50%的泡沫水泥浆的流变性实验。通过数据回归,建立了泡沫水泥浆流变模型,该模型同时考虑了温度、压力、泡沫质量三个因素的影响。建立了泡沫水泥浆固井顶替过程中当量循环密度的计算模型,该模型综合考虑了套管接头、套管偏心、套管附件（扶正器、浮箍、浮鞋）的影响。基于现场数据,计算了泡沫水泥浆固井作业时的当量循环密度,模型预测值与现场实测的数据对比显示,误差最大为-2.74%。利用计算流体动力学软件Fluent对20米长井筒中泡沫水泥浆三维固井顶替过程进行了模拟,分析了顶替速度、泡沫质量、偏心度、密度差、井斜角等因素对顶替效率的影响,得到了泡沫水泥浆固井过程中环空流动规律,并对比了常规水泥浆和泡沫水泥浆在相同施工条件下的顶替效率。结果表明,泡沫水泥浆顶替效率优于普通水泥浆。
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