偏心环空注水泥顶替界面边界及形状描述模型研究

【摘要】注水泥顶替界面边界描述了环空钻井液的滞留位置，顶替界面形状反映了迟流引起的两相流体掺混程度，钻井液的滞留和迟流都会造成环空封隔能力的降低，因此通过分析注水泥顶替界面的边界及形状优化顶替参数从而降低偏心环空钻井液的滞留和迟流程度是获得良好固井质量的关键。现有注水泥顶替理论无法描述偏心环空边壁附近顶替界面的位置，并且没有考虑两相流体的密度差产生的驱动力沿周向角和半径的变化对顶替界面形状的影响，针对这一问题本文进行了偏心环空注水泥顶替界面边界及顶替界面形状描述模型研究，主要研究内容包括：（1）选取赫巴流变模式作为钻井液和水泥浆流变模式的描述模型，分析了赫巴流体在偏心环空中的流动特征，得到了偏心环空赫巴流体区域整体滞留范围，建立了赫巴流体在偏心环空不同周向角和半径处的流速分布模型；（2）采用顶替界面微元力学分析的方法，建立了偏心环空注水泥顶替界面边界位置计算模型，阐明了偏心环空钻井液滞留机理，揭示了偏心环空套管和井壁处钻井液滞留的规律；建立了偏心环空井壁和套管处钻井液零滞留条件计算模型，为固井环空零滞留顶替钻井液、水泥浆性能以及顶替参数的调整提供了理论依据；（3）考虑了顶替界面上两相流体的密度差所产生的驱动力沿周向角和半径的变化，建立了考虑扩散效应时的顶替流体浓度分布模型和不考虑扩散效应时的动态顶替界面形状描述模型，反映了顶替流体沿环空轴向和周向的二维流动特性，能够准确描述不同时刻固井顶替界面在环空中的整体形态；（4）分析了环空周向流作用下固井稳定顶替界面的形成机理，根据稳定顶替时顶替界面上流函数的分布特征和流体运动方程建立了套管居中及偏心条件下稳定顶替界面形状描述模型，揭示了直井及斜井稳定顶替界面形状的变化规律，得出了套管偏心度、井斜角与顶替流体密度差之间的合理匹配关系，并通过数值模拟方法进行了验证。本文通过偏心环空注水泥顶替界面边界及顶替界面形状的研究揭示了环空钻井液的滞留机理和迟流规律，完善了固井二维顶替界面形状描述模型，丰富了注水泥顶替理论；得出了套管偏心度、井斜角与顶替流体密度差之间的合理匹配关系，为偏心环空注水泥顶替参数的优化设计提供了理论依据，有助于延长油气井的使用寿命，提高分层注采压裂等增产措施的实施效果。
【作者】冯福平；
【导师】艾池；
【作者基本信息】东北石油大学，石油与天然气工程，2014，博士
【关键词】偏心环空；顶替边界；钻井液滞留；钻井液迟流；顶替模型；顶替界面；

【参考文献】
[1]陈忠.振腹疗法治疗原发性痛经寒凝血瘀证临床疗效初步观察[D].北京中医药大学,针灸推拿学,2014,硕士.
[2]蔡晓懿.血清microRNA在局灶节段性肾小球硬化和微小病变性肾病中表达研究[D].南京大学,临床医学（专业学位）,2013,硕士.
[3]王霆,刘维宁,张成满,何海健,李兴高.地铁车站浅埋暗挖法施工引起地表沉降规律研究[J].岩石力学与工程学报,2007,09:1855-1861.
[4]黄文韬.工业建筑遗产保护与更新机制研究[D].北京建筑大学,建筑设计及其理论,2013,硕士.
[5]刘昕.HCH-立方体互连网络及其性质的研究[D].青岛大学,计算机软件与理论,2004,硕士.
[6]刘崇茹,张伯明.交直流混合输电系统灵敏度分析[J].电力系统自动化,2007,12:45-49.
[7]白世敬.功能性腹泻脾虚证动物模型制作及评价方法研究[D].北京中医药大学,中医诊断学,2014,硕士.
[8]宫攀.基于缩比实验法的空心电抗器空间磁场研究[D].山东大学,高电压与绝缘技术,2013,硕士.
[9]潘洪哲,徐明,陈丽,孙媛媛,王永龙.单层正三角锯齿型石墨烯量子点的电子结构和磁性[J].物理学报,2010,09:6443-6449.
[10]王丽娟.糖调节受损与冠脉病变严重程度的相关性研究[D].延安大学,内科学,2014,硕士.
[11]齐雪.影响面访问卷单元无应答的因素分析[D].中国社会科学院研究生院,社会学,2014,硕士.
[12]鲁小利.基于电子舌的黄酒品质检测[D].浙江大学,2007.
[13]张翎.数据挖掘技术在故障录波数据分析中应用[J].广西水利水电,2005,04:88-91.
[14]伍斐.基础美术教育信息化课程资源开发与利用的研究[D].杭州师范大学,美术学,2007,硕士.
[15]李洁.TLR4、MyD88及AP-1在子宫内膜异位症组织中的表达及意义[D].郑州大学,妇产科学,2013,硕士.
[16]罗世昌.CTS2型道岔转辙机安装与维护[J].铁道通信信号.2007(04)
[17]王超.面向市民的现代多功能城市广场设计手法探析[D].西安建筑科技大学,建筑设计及其理论,2004,硕士.
[18]王岩.薛瑄复性思想研究[D].曲阜师范大学,中国哲学,2013,硕士.
[19]甄喆.连续刚构桥施工控制中的参数敏感性分析与零号块局部应力分析[D].长安大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[20]刘星辰.邹春艳语文教学风格研究[D].沈阳师范大学,课程与教学论,2014,硕士.
[21]张俊峰.校本课程开发的小学实践[D].福建师范大学,教育,2003,硕士.
[22]徐厚峰.基于AGIL模型的我国高校创新人才培养研究[D].兰州大学,高等教育学,2013,硕士.
[23]陈晓晶.鄂尔多斯盆地西南部盒8、山1段含气性检测试验[D].西北大学,地质工程（专业学位）,2014,硕士.
[24]崔先进.缺氧诱导因子-1α的表达与胰腺癌新生血管生成关研究[D].青岛大学,病理学与病理生理学,2003,硕士.
[25]葛春燕.河北省城镇居民住房保障水平研究[D].河北大学,国民经济学,2014,硕士.
[26]朱晓英.人力资源理论在我国的研究述评[D].东北师范大学,企业管理,2012,硕士.
[27]金磊.“卡特里娜”飓风与中国的防洪减灾[J].科技潮.2005(11)
[28]李小明,孙金城.数据挖掘在汉语语音合成中的应用[A].中国体视学学会图像分析专业分会、中国体视学学会仿真与虚拟现实专业分会、中国计算机用户协会图像专业分会、中国航空学会信号与信息处理专业分会.图像仿真信息技术——第二届联合学术会议论文集[C].中国体视学学会图像分析专业分会、中国体视学学会仿真与虚拟现实专业分会、中国计算机用户协会图像专业分会、中国航空学会信号与信息处理专业分会:,2002:3.
[29]曾明明.供电企业客户满意度的实证研究[D].湖南大学,电工理论与新技术,2011,硕士.
[30]张忍.基于三维仿真技术的公交驾驶员危险预测能力培训系统研究[D].长安大学,载运工具运用工程,2014,硕士.
[31]陈旭红.基于BREW平台手机Core模块的设计实现[D].西安电子科技大学,电子与通信工程,2012,硕士.
[32]李欣.高校信息门户内外网信息流转系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[33]陈世明.源田手外科医院服务营销战略研究[D].兰州大学,工商管理,2012,硕士.
[34]李彦莹.基于时空过程的兰州市土地综合承载力评价[D].甘肃农业大学,土地资源管理,2013,硕士.
[35]王珊珊.土地整理项目对农业经济增长的贡献分析[D].云南财经大学,土地资源管理,2013,硕士.
[36]杨颖.写作中学习策略的有效性——微变化实证研究[D].广西大学,外国语言学及应用语言学,2004,硕士.
[37]郭梅.我国企业国际化经营战略与管理的研究[D].中国海洋大学,会计学,2003,硕士.
[38]姜坤鹏.移动电子商务交互设计研究[D].首都师范大学,设计学,2013,硕士.
[39]宋圆红.LZTFL1对肝细胞癌细胞增殖、黏附、迁移与侵袭能力影响的初步研究[D].南昌大学,病理学与病理生理学,2014,硕士.
[40]孟庆华.网络安全免疫系统分析与研究[J].潍坊学院学报,2004,02:31-33.
[41]黄斌英.出院计划对脑卒中患者预后的影响[D].南方医科大学,护理学,2012,硕士.
[42]刘瑞芳,娄卓夫,马喜平,李伟力,曹君慈.电机轴电流问题中轴承等效电容和电阻的计算模型[J].中国电机工程学报.
[43]侯长军,方艾权,霍丹群.甘草酸提取的分形维数研究[J].天然产物研究与开发,2003,04:310-312.
[44]王树人.电解制铝生产过程控制系统[J].自动化学报,1983,01:68-70.
[45]许万乐.紫苏籽油的提取工艺及理化特性研究[D].中北大学,化学工程,2014,硕士.
[46]朱艳艳,崔双魁,马美娟,钟焱鑫.石墨烯透明导电薄膜全球专利发展态势研究[J].中国发明与专利,2015,04:58-62.
[47]匡国燕.新时期以来国家农村电影政策的流变分析[D].西南交通大学,艺术学,2013,硕士.
[48]蔡强.适应性序贯设计中MCP统计量的构造及其在样本量再估计中的应用[D].华中科技大学,公共卫生,2013,硕士.
[49]陈增圭.重视客户关系管理提高银行核心竞争力[J].金融电子化,2001,12:4-6.
[50]祝魁.角区马蹄涡控制方法的研究[D].沈阳航空航天大学,航空宇航推进理论与工程,2013,硕士.