[发明专利]水平井偏心环空顶替参数优化设计方法

摘要

本发明涉及的是水平井偏心环空顶替参数优化设计方法，属于水平井固井顶替技术，这种水平井偏心环空顶替参数优化设计方法：一、计算在给定套管下入安全的条件下水平段套管的平均偏心度；二、考虑顶替流体密度差引起的驱动力和宽窄间隙阻力对顶替界面形状的影响，建立水平井偏心环空顶替界面形状计算模型；三、测量水泥浆和钻井液的流变参数及密度；四、进行水平井偏心环空顶替界面形状计算，改变水泥浆与钻井液的密度差分析顶替界面掺混的长度，得出保证最小顶替界面掺混长度时的水泥浆与钻井液的密度差；五、调整水泥浆的密度，使之达到与实现最小顶替界面掺混长度时所需要的密度相等或接近。本发明能够确保固井顶替界面平齐推进，避免发生指进引起的界面失稳现象，降低顶替界面两相流体掺混程度。

主权项

1. 一种水平井偏心环空顶替参数优化设计方法，其特征在于：这种水平井偏心环空顶替参数优化设计方法如下：步骤一、计算在给定套管下入安全的条件下水平段套管的平均偏心度；步骤二、考虑顶替流体密度差引起的驱动力和宽窄间隙阻力对顶替界面形状的影响建立水平井偏心环空顶替界面形状计算模型；其中：式中：为顶替界面形状函数；为周向角度；为水泥浆与被钻井液的密度差；为斯托克斯数；H为环空间隙的一半；为流体K修正的压力梯度超过临界修正压力梯度的值；为流函数在周向与轴向梯度的模；为流体K的屈服应力极限值；m为流体K流性指数的倒数；k为流体K的稠度系数；L为选取的研究对象单元体长度；为关于的偏导数；为套管偏心度；步骤三、通过高温高压流变仪和钻井液密度仪测量水泥浆和钻井液的流变参数及密度；步骤四、采用实测流变参数、密度差及步骤一计算所得套管偏心数据进行水平井偏心环空顶替界面形状计算，改变水泥浆与钻井液的密度差分析顶替界面掺混的长度，得出保证最小顶替界面掺混长度时的水泥浆与钻井液的密度差；步骤五、调整水泥浆的密度，使之达到与实现最小顶替界面掺混长度时所需要的密度相等或接近。