演示文稿提高頂替效率技術(shù)

演示文稿提高頂替效率技術(shù)現(xiàn)在是1頁\一共有61頁\編輯于星期三（優(yōu)選）提高頂替效率技術(shù)現(xiàn)在是2頁\一共有61頁\編輯于星期三概述

影響水泥環(huán)封固質(zhì)量的首要因素是提高頂替效率，沒有良好的頂替效率，其他任何措施都不會(huì)對(duì)固井質(zhì)量起到很好作用（如防止竄槽、降低水泥石滲透率、提高水泥石強(qiáng)度和韌性等）。頂替效率是固井施工過程中最難控制的因素，受到井眼條件、套管居中度、水泥漿性能、鉆井液性能、漿體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工參數(shù)、接觸時(shí)間等多方面因素的影響。其提高頂替效率的措施除了加入扶正器、活動(dòng)套管、使用泥餅刷等實(shí)用技術(shù)外，還進(jìn)行了利用壁面剪應(yīng)力提高水泥漿頂替效率方面的理論研究。現(xiàn)在是3頁\一共有61頁\編輯于星期三目錄一、頂替效率基本知識(shí)二、影響水泥漿頂替效率主要因素三、提高水泥漿頂替效率技術(shù)措施現(xiàn)在是4頁\一共有61頁\編輯于星期三一、頂替效率基本知識(shí)（一）頂替效率：水泥漿在環(huán)形空間頂替鉆井液的程度。1、體積頂替效率：環(huán)形空間封固段水泥漿體積與環(huán)形空間體積之比。2、截面頂替效率：環(huán)空截面水泥漿面積與環(huán)空截面面積之比。（體積頂替效率不能反映截面竄槽情況）現(xiàn)在是5頁\一共有61頁\編輯于星期三一、頂替效率基本知識(shí)（二）流態(tài)：流體在管內(nèi)流動(dòng)的形態(tài)。管內(nèi)的流態(tài)可按照雷諾數(shù)的大小劃分為層流、塞流、紊流還有兩個(gè)過度流態(tài)。1、塞流：在流體力學(xué)中，塞流是管道中流體流動(dòng)速度分布的一個(gè)簡(jiǎn)單的模型。在塞流中，流體的速度在與管道軸線垂直的任何截面上被假定為一常數(shù)，在管道內(nèi)壁附近處沒有邊界層?，F(xiàn)在是6頁\一共有61頁\編輯于星期三一、頂替效率基本知識(shí)（二）流態(tài)：流體在管內(nèi)流動(dòng)的形態(tài)2、層流：層流是流體的一種流動(dòng)狀態(tài)。流體分層流動(dòng)，互不混雜,液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是直線或是有規(guī)則的平滑曲線。流體的流速在管中心處最大，其近壁處最小。塞流過渡層流過渡紊流現(xiàn)在是7頁\一共有61頁\編輯于星期三一、頂替效率基本知識(shí)（二）流態(tài)：流體在管內(nèi)流動(dòng)的形態(tài)3、紊流：液體質(zhì)點(diǎn)作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)、互相混摻、軌跡曲折混亂的形態(tài)叫做紊流。（當(dāng)流速增加到很大時(shí)，流線不再清楚可辨，流場(chǎng)中有許多小漩渦，稱為紊流）。區(qū)別：層流時(shí)流體無縱向運(yùn)動(dòng)；紊流時(shí)流體有縱向運(yùn)動(dòng)。一般判定用雷諾數(shù)。小于2000為層流;2000~4000過渡流;大于4000紊流?，F(xiàn)在是8頁\一共有61頁\編輯于星期三一、頂替效率基本知識(shí)（二）流態(tài)：流體在管內(nèi)流動(dòng)的形態(tài)。4、過渡流：增加流速，流體的流線開始出現(xiàn)波浪狀的擺動(dòng)，擺動(dòng)的頻率及振幅隨流速的增加而增加，此種流況稱為過渡流；現(xiàn)在是9頁\一共有61頁\編輯于星期三一、頂替效率基本知識(shí)（三）雷諾數(shù)：雷諾數(shù)是流體慣性力與黏性力比值的量度，它是一個(gè)無量綱量。記作Re。雷諾數(shù)的定義式為：式中ρ、μ、υ分別為液體的密度、動(dòng)力粘滯系數(shù)、運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)；υ、L為流動(dòng)的特征速度和特征長度。雷諾數(shù)小時(shí),粘性效應(yīng)在整個(gè)流場(chǎng)中起主要作用,流動(dòng)為層流。雷諾數(shù)大時(shí)，紊動(dòng)混摻起決定作用，流動(dòng)為紊流。：

現(xiàn)在是10頁\一共有61頁\編輯于星期三一、頂替效率基本知識(shí)（三）雷諾數(shù)：雷諾數(shù)小，意味著流體流動(dòng)時(shí)各質(zhì)點(diǎn)間的粘性力占主要地位，流體各質(zhì)點(diǎn)平行于管路內(nèi)壁有規(guī)則地流動(dòng)，呈層流狀態(tài)。雷諾數(shù)大，意味著慣性力占主要地位，流體呈紊流狀態(tài)。在不同的流動(dòng)狀態(tài)下，流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．流速的分布等都是不同的，因而管道內(nèi)流體的平均流速υ與最大流速υmax的比值也是不同的。因此雷諾數(shù)的大小決定了粘性流體的流動(dòng)特性。：

現(xiàn)在是11頁\一共有61頁\編輯于星期三目錄二、影響水泥漿頂替效率主要因素

1、返速（流態(tài)）2、井身質(zhì)量3、套管偏心4、鉆井液性能5、前置液設(shè)計(jì)6、水泥漿性能

7、封固段長度8、固井施工現(xiàn)在是12頁\一共有61頁\編輯于星期三一、影響頂替效率主要因素（一）返速（流態(tài)）對(duì)固井質(zhì)量影響

頂替的最佳流態(tài)是紊流，其次是塞流。由于井眼和施工條件的限制，現(xiàn)場(chǎng)不得不采用層流頂替。

采用雷諾數(shù)來判斷流體流態(tài)，臨界雷諾數(shù)是隨流體的流變性能而變化的。根據(jù)流變模式確定臨界流速，常用賓漢模式和冪律模式。1、頂替鉆井液流態(tài)要求

塞流要求：V≤Vcpg(平均流速小于等于塞流臨界流速）

紊流要求：V≥Vc(平均流速大于臨界流速）

或

NRe

≥NRec(雷諾數(shù)大于臨界雷諾數(shù)）現(xiàn)在是13頁\一共有61頁\編輯于星期三一、影響頂替效率主要因素（一）返速（流態(tài)）對(duì)固井質(zhì)量影響2、頂替水泥漿流態(tài)要求

水泥漿也和鉆井液一樣是非牛頓流體（流變性復(fù)雜、含有固體顆粒），適用賓漢和冪律模式。

在井內(nèi)條件許可的情況下，降低鉆井液和水泥漿的粘度，以便在中等排量下就能達(dá)到紊流。3、紊流比塞流的優(yōu)點(diǎn)：

紊流具有徑向分速，能產(chǎn)生阻力和牽引力，從而加大了從井內(nèi)替走滯留鉆井液的可能性，減少了鉆井液對(duì)水泥漿的污染，也提高了水泥漿與地層的膠結(jié)性能?，F(xiàn)在是14頁\一共有61頁\編輯于星期三一、影響頂替效率主要因素（二）井身質(zhì)量對(duì)頂替效率的影響主要：1、井徑擴(kuò)大率；2、井徑變化率；3、井眼軌跡。

現(xiàn)在是15頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素

1、井徑擴(kuò)大率是提高頂替效率的關(guān)鍵

井徑擴(kuò)大率越大，替速就難以達(dá)到紊流，井徑擴(kuò)大率越小，環(huán)空間隙就越小，水泥環(huán)越薄，強(qiáng)度就越差。

統(tǒng)計(jì)：井徑擴(kuò)大率在8%~15%之間的井，固井優(yōu)質(zhì)率較高；井徑擴(kuò)大率超過15%時(shí)，井徑擴(kuò)大率越大，優(yōu)質(zhì)率越低。當(dāng)井徑擴(kuò)大率小于8%時(shí)，固井優(yōu)質(zhì)率仍然較低。

井眼對(duì)頂替效率的影響現(xiàn)在是16頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素

2、井徑變化率

：指相鄰井段內(nèi)井徑變化程度大小的物理量

井徑變化率越大，井壁存有大肚子井眼（或糖葫蘆井眼），頂替過程中大井眼滯留的鉆井液或泥餅很難替凈，水泥漿與地層無法膠結(jié)，固井質(zhì)量就很難保證；在頂替過程中，排量的非均勻性，即使這此滯留死泥漿被驅(qū)替出去，也容易造成混漿現(xiàn)象?，F(xiàn)在是17頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素

3、井眼軌跡

井眼軌跡就是包含井深、井斜角和井斜方位角等參數(shù)的空間曲線，也就是一口井的實(shí)鉆軸線

井斜角和方位角是隨井深變化的。用井斜變化率、井斜方位變化率反映隨井深變化的程度。井眼曲率即全角變化率，即單位長度狗腿角的大小。狗腿角越大，井眼方向變化越快，井眼彎曲越厲害，套管難以居中，固井質(zhì)量就難以保證?，F(xiàn)在是18頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素

（三）套管偏心

套管在井眼環(huán)空截面偏向井壁一側(cè)或距一側(cè)井壁較近。寬間隙流動(dòng)阻力較小，流速較高；窄間隙流動(dòng)阻力較大，頂替界面靠后，并且隨著偏心度的增大這種現(xiàn)象越明顯，從而頂替效率變得更差。

偏心度對(duì)頂替效率影響的關(guān)系曲線現(xiàn)在是19頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素（四）鉆井液性能1、稠度系數(shù)對(duì)頂替效率的影響

稠度系數(shù)是：反映介質(zhì)的稀稠程度，即反映介質(zhì)的可泵性和直觀流動(dòng)性。

鉆井液稠度系數(shù)增加，雷諾數(shù)減小，粘滯應(yīng)力增加，流速剖面變得尖銳，頂替效率降低。

實(shí)驗(yàn)得知：當(dāng)稠度系數(shù)在n之間時(shí)，頂替效率隨稠度系數(shù)增加而減少；在0.3~6Pa.sn之間時(shí)，頂替效率隨稠度系數(shù)增加而保持不變。現(xiàn)在是20頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素（四）鉆井液性能2、流性指數(shù)對(duì)頂替效率的影響

流性指數(shù)反映了介質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)力的大小。在0.1~0.5之間時(shí)，頂替效率隨著流性指數(shù)的增大而增大；而流性指數(shù)在0.5~0.9之間時(shí)，頂替效率隨著流性指數(shù)的增加而基本保持不變。

現(xiàn)在是21頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素（四）鉆井液性能3、塑性粘度對(duì)頂替效率的影響

塑性粘度反應(yīng)流體在流動(dòng)時(shí)，固體顆粒、液相間及顆粒與液相間內(nèi)摩擦力的大小。

在之間時(shí)，頂替效率隨著塑性粘度的增加而降低。現(xiàn)在是22頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素（四）鉆井液性能4、動(dòng)切力對(duì)頂替效率的影響

動(dòng)切力是指流體在流動(dòng)時(shí)，需要克服的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)力。

在2~4Pa之間時(shí)，頂替效率隨著動(dòng)切力的增大而增大；在6~42Pa時(shí)，頂替效率隨著動(dòng)切力增大而保持不變?，F(xiàn)在是23頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素

（五）前置液性能

1、概念：鉆井液與水泥漿接觸污染將危及施工安全并影響固井質(zhì)量，在水泥漿之前，注入一種液體，將水泥漿和鉆井液隔開，這種液體稱為前置液。包括：沖洗液和隔離液。2、作用：隔開鉆井液和水泥漿，防止污染；相容性好，稀釋鉆井液，降低鉆井液粘度和切力，提高頂替效率；沖洗井壁和套管壁，提高界面膠結(jié)強(qiáng)度；不使水泥漿變稠、絮凝、閃凝；具有一定懸浮力，防止沖蝕物堆積發(fā)生憋泵事故?，F(xiàn)在是24頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素

（五）前置液性能

3、沖洗液：稀釋鉆井液，沖洗井壁和套管壁，提高鉆井液頂替效率和水泥環(huán)的界面膠結(jié)強(qiáng)度。具有較低的基漿密度；具有很低黏度；很低紊流臨界返速；一定活性。4、隔離液：隔開鉆井液和水泥漿，防止污染；不使水泥漿變稠、絮凝、閃凝；懸浮固相顆粒，可以加重，平衡環(huán)空液柱壓力。有紊流和塞流型。密度可調(diào)；懸浮性好；失水量控制要?。粩?shù)量要足?，F(xiàn)在是25頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素

（六）水泥漿性能

1、稠度系數(shù)對(duì)頂替效率的影響：當(dāng)稠度系數(shù)在n之間時(shí)，頂替效率隨稠度系數(shù)增加而增大；在0.6~5Pa.sn之間時(shí)，頂替效率隨稠度系數(shù)增加而保持不變。水泥漿的稠度系數(shù)對(duì)頂替效率影響的關(guān)系曲線現(xiàn)在是26頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素

（六）水泥漿性能2、流性指數(shù)對(duì)頂替效率的影響：在0.1~0.5之間時(shí)，頂替效率隨著流性指數(shù)的增大而減小；在0.5~0.9之間時(shí)，頂替效率隨著流性指數(shù)的增加而基本保持不變。

現(xiàn)在是27頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素

（六）水泥漿性能3、塑性粘度對(duì)頂替效率的影響

在之間時(shí)，頂替效率隨著塑性粘度的增加而增大。

現(xiàn)在是28頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素

（六）水泥漿性能4、動(dòng)切力對(duì)頂替效率的影響

在1~8Pa之間時(shí)，頂替效率隨著動(dòng)切力的增大而增大；在8~52Pa時(shí)，頂替效率隨著動(dòng)切力的增大而保持不變?？偟膩碚f，水泥漿的動(dòng)切力對(duì)頂替效率影響不大?，F(xiàn)在是29頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素

（六）水泥漿性能5、密度差對(duì)頂替效率的影響

水泥漿與鉆井液的密度差影響頂替效率。當(dāng)水泥漿密度大于鉆井液密度時(shí)，鉆井液將受到水泥漿的浮力作用，特別是對(duì)于滯留的鉆井液，將有助于提高壁面的頂替效率；反之，密度差產(chǎn)生重力作用，將產(chǎn)生摻混或污染，阻礙有效頂替，亦即頂替效率降低?，F(xiàn)在是30頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素

實(shí)驗(yàn)證明：

1、增大水泥漿與鉆井液的密度差，頂替效率增加；2、增大鉆井液流性指數(shù)，減小水泥漿流性指數(shù)，頂替效率增加；3、增大水泥漿稠度系數(shù)，減小鉆井液稠度系數(shù)，頂替效率增加；4、增大水泥漿動(dòng)切力，減小鉆井液動(dòng)切力，體積頂替效率和截面頂替效率都增加；5、增大水泥漿塑性粘度，減小鉆井液塑性粘度，體積頂替效率和截面頂替效率都增加；6、增大流量，頂替效率增加。現(xiàn)在是31頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素

（七）封固段長度

水泥封固段長度對(duì)環(huán)空頂替效率影響較大，封固段越長，水泥漿流經(jīng)的井段越長，受到井眼擴(kuò)大率和大肚子井眼、糖葫蘆井眼、頂替排量（返速）等因素影響，水泥漿與鉆井液摻混的長度越長。當(dāng)套管偏心嚴(yán)重時(shí)，窄間隙嚴(yán)重滯后，竄槽嚴(yán)重，頂替效率更低。封固段越長，后期施工壓力升高，注替排量下降，頂替效率降低。

封固段越長，由于前置液數(shù)量和性能的限制，發(fā)生摻混后失去沖刷和隔離作用，頂替效率降低，也難以保證施工安全，更容易失重，難以保證封固質(zhì)量。

現(xiàn)在是32頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素

（八）固井施工：固井施工是落實(shí)固井設(shè)計(jì)，提高頂替效率、保證固井質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

固井施工是一次性工程，各種影響提高頂替效率的因素需要落實(shí)，比如：鉆井液性能、洗井排量與循環(huán)周、井筒凈化與異常情況；固井工藝流程及其銜接、設(shè)備配備及操作水平；前置液配制與性能、水泥漿密度與排量、漿體結(jié)構(gòu)與數(shù)量、復(fù)雜情況與處理措施、頂替排量及返速等等。其中：

1、循環(huán)排量關(guān)系到注替排量大小的確定；2、注替排量影響施工安全和水泥漿上返速度大小。3、復(fù)雜情況的處理（異常高壓或井漏等）影響到頂替效率?，F(xiàn)在是33頁\一共有61頁\編輯于星期三二、影響頂替效率主要因素

（八）固井施工在一定條件下，不可能讓每個(gè)因素都能達(dá)到最佳。一定程度，某一個(gè)因素可以抵消其它因素的作用。任何情況下最重要的因素是：套管扶正、活動(dòng)套管和調(diào)整鉆井液性能?，F(xiàn)在是34頁\一共有61頁\編輯于星期三1、注重井筒質(zhì)量2、套管扶正，提高居中度3、活動(dòng)套管

4、優(yōu)選鉆井液體系和流變參數(shù)5、前置液設(shè)計(jì)6、水泥漿流變?cè)O(shè)計(jì)7、選擇提高頂替效率的工具附件8、選擇提高頂替效率的固井工藝9、固井關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制10、復(fù)合頂替技術(shù)三、提高頂替效率技術(shù)現(xiàn)在是35頁\一共有61頁\編輯于星期三（一）注重井筒質(zhì)量

1、良好的井筒質(zhì)量是提高水泥漿頂替效率的基礎(chǔ)，從鉆井開始就要優(yōu)選鉆井液體系，優(yōu)化鉆井液性能，合理選擇鉆井參數(shù)，保證良好的井身質(zhì)量，合理的井徑變化率，避免井徑擴(kuò)大率超標(biāo)，避免出現(xiàn)“大肚子”、“糖葫蘆”井眼；避免出現(xiàn)較大的“狗腿”具有平滑的井眼軌跡。2、下套管前通井時(shí)，要合理配置鉆具結(jié)構(gòu)，調(diào)整好鉆井液性能，徹底清除井內(nèi)巖屑和井壁虛泥餅，對(duì)縮徑井段應(yīng)劃眼處理，確保下套管順暢和施工排量滿足頂替效率要求。三、提高頂替效率技術(shù)現(xiàn)在是36頁\一共有61頁\編輯于星期三（一）注重井筒質(zhì)量3、下套管過程要按照《下套管作業(yè)規(guī)程》操作，涂好螺紋密封脂，按規(guī)定扭矩上好螺紋；按工藝要求的特殊工具附件之外要定位安裝套管扶正器、螺旋發(fā)生器、刮泥器等附件，為活動(dòng)套管、提高頂替效率做好準(zhǔn)備。

4、下完套管后，調(diào)整鉆井液性能，提高排量清除井內(nèi)巖屑和下套管過程中刮落得泥餅；在保證井下安全的情況下按照流變學(xué)紊流要求，適當(dāng)降低鉆井液粘度和切力，調(diào)整好鉆井液流型，為注替過程中提高頂替效率提供良好的條件。

三、提高頂替效率技術(shù)現(xiàn)在是37頁\一共有61頁\編輯于星期三（二）套管扶正，提高居中度

套管居中是實(shí)施一切提高頂替效率、保證固井質(zhì)量措施的首要條件。即使是直井，不加扶正器套管在井內(nèi)也不會(huì)居中。對(duì)于斜井、方位變化大、狗腿嚴(yán)重、大位移、水平井更難以居中。即使加放套管扶正器，環(huán)空也總存在寬窄間隙，很難形成均勻的水泥環(huán)。套管扶正器的作用就是盡可能地最大提高套管在井眼中的居中度。根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)證明：要保證良好的水泥封固質(zhì)量，套管居中度不低于67%。套管扶正器很多種類，為提高頂替效率，選用旋流扶正器。

三、提高頂替效率技術(shù)現(xiàn)在是38頁\一共有61頁\編輯于星期三（二）套管扶正，提高居中度

模擬周向速度在出口端分布井眼套管三、提高頂替效率技術(shù)現(xiàn)在是39頁\一共有61頁\編輯于星期三（三）活動(dòng)套管

活動(dòng)套管是消除液體結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力，提高頂替效率的好辦法。通過上下活動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，破壞滯留帶鉆井液、拖曳窄間隙死漿；特別是裝有刮泥器并活動(dòng)套管可以刮除虛泥餅、清除死漿帶，顯著改善大井徑部位的頂替效率，提高第二界面的水泥膠結(jié)質(zhì)量。1、上下提放2、旋轉(zhuǎn)套管三、提高頂替效率技術(shù)現(xiàn)在是40頁\一共有61頁\編輯于星期三（三）活動(dòng)套管—上下活動(dòng)

上下提放活動(dòng)套管，可動(dòng)態(tài)上改變環(huán)空寬、窄間隙處的流動(dòng)狀況。1、可以消除鉆井液形成的膠凝結(jié)構(gòu)。2、使滯留鉆井液處于剪切狀態(tài)，消除鉆井液滯留。三、提高頂替效率技術(shù)上下活動(dòng)套管平板模型現(xiàn)在是41頁\一共有61頁\編輯于星期三（三）活動(dòng)套管----旋轉(zhuǎn)套管（尾管）旋轉(zhuǎn)套管：當(dāng)環(huán)空窄間隙處有滯留(或流動(dòng)較慢)的鉆井液時(shí),旋轉(zhuǎn)套管可依靠套管壁拖曳力將窄間隙的鉆井液帶入到寬間隙處,從而被流動(dòng)的水泥漿頂替走,提高頂替效率。三、提高頂替效率技術(shù)套管不動(dòng)開始轉(zhuǎn)動(dòng)拖曳效應(yīng)旋轉(zhuǎn)套管提高頂替效率原理現(xiàn)在是42頁\一共有61頁\編輯于星期三三、提高頂替效率技術(shù)（四）優(yōu)選鉆井液體系和流變參數(shù)

鉆井液體系和流變參數(shù)對(duì)于井身質(zhì)量非常重要。性能不好，井壁坍塌嚴(yán)重，造成井徑擴(kuò)大率超標(biāo)、糖葫蘆井眼、較厚的虛泥餅等，不能保證水泥較好地膠結(jié)（特別是二界面質(zhì)量）。不重視下套管后的性能調(diào)整，不系統(tǒng)的處理完鉆性能，往往造成套管下不到底、井壁跨塌、開泵困難、大量出砂、蹩泵事故，不僅不能提高頂替效率，固井質(zhì)量也難以保證。

按照流變學(xué)計(jì)算，在滿足鉆井施工要求條件下，選擇容易達(dá)到紊流的類型和流變參數(shù)。保證井身質(zhì)量，滿足提高頂替效率的要求。泥餅虛厚：油氣及高價(jià)離子污染，流動(dòng)性差，井壁沖洗不干凈；第一、二界面水泥膠結(jié)差。虛泥餅影響固井第二界面膠結(jié)現(xiàn)在是43頁\一共有61頁\編輯于星期三三、提高頂替效率技術(shù)

（五）前置液設(shè)計(jì)

1、與鉆井液和水泥漿相溶性要好。施工之前做好相溶性試驗(yàn)，保證注替過程有良好的流動(dòng)性。2、紊流頂替要考慮接觸時(shí)間。一般要求大于10分鐘。3、滿足提高頂替效率的要求。有效沖刷驅(qū)替界面油污、泥餅，具有一定的活性；要求前置液膠凝強(qiáng)度大于鉆井液而小于水泥漿；要有較低的臨界流速。4、滿足固井設(shè)計(jì)壓穩(wěn)的要求。密度、用量、高度和性能在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮注替過程中壓穩(wěn)固井的需要。5、考慮地層的適應(yīng)性。要考慮敏感、易漏、坍塌地層和界面特征，選擇類型和數(shù)量?，F(xiàn)在是44頁\一共有61頁\編輯于星期三三、提高頂替效率技術(shù)（六）水泥漿流變?cè)O(shè)計(jì)

水泥漿流變?cè)O(shè)計(jì)：合理確定水泥漿流變參數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算摩阻和施工壓力，為科學(xué)調(diào)整水泥漿配方和選擇適應(yīng)的固井方案提供依據(jù)。設(shè)計(jì)不合理將導(dǎo)致頂替效率第，施工泵壓高給固井質(zhì)量和施工安全帶來隱患。水泥漿流變?cè)O(shè)計(jì)包括：流變模式選擇、流變參數(shù)計(jì)算、頂替流態(tài)設(shè)計(jì)。

1、測(cè)量旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)六轉(zhuǎn)讀數(shù)，計(jì)算剪切速率和剪切應(yīng)力；2、流變模式選擇：根據(jù)計(jì)算公式計(jì)算的系數(shù)，判別模式。

現(xiàn)在是45頁\一共有61頁\編輯于星期三三、提高頂替效率技術(shù)（六）水泥漿流變?cè)O(shè)計(jì)

水泥漿流變?cè)O(shè)計(jì)：

3、流變方程：a賓漢模式流變方程：水泥漿塑性粘度計(jì)算：

b冪律模式流變方程：

水泥漿稠度系數(shù)計(jì)算公式：現(xiàn)在是46頁\一共有61頁\編輯于星期三三、提高頂替效率技術(shù)（六）水泥漿流變?cè)O(shè)計(jì)

水泥漿流變?cè)O(shè)計(jì)：4、水泥漿流變性設(shè)計(jì)：水泥漿返速和流變性能應(yīng)滿足以下公式

賓漢流體：

冪律流體：

現(xiàn)在是47頁\一共有61頁\編輯于星期三三、提高頂替效率技術(shù)（六）水泥漿流變?cè)O(shè)計(jì)

頂替流態(tài)設(shè)計(jì)：根據(jù)雷諾數(shù)判別流態(tài)。臨界流速計(jì)算：

賓漢流體：1、塞流臨界流速。管內(nèi)：

環(huán)空：2、紊流臨界流速。管內(nèi)：

環(huán)空：

現(xiàn)在是48頁\一共有61頁\編輯于星期三三、提高頂替效率技術(shù)（六）水泥漿流變?cè)O(shè)計(jì)

頂替流態(tài)設(shè)計(jì)：根據(jù)雷諾數(shù)判別流態(tài)。冪律流體1、紊流臨界雷諾數(shù)計(jì)算公式：NRec=3470-1370n2、確定臨界流速:

現(xiàn)在是49頁\一共有61頁\編輯于星期三三、提高頂替效率技術(shù)（六）水泥漿流變?cè)O(shè)計(jì)

流動(dòng)摩阻壓降計(jì)算：

賓漢流體1、平均流速計(jì)算：管內(nèi)：V=40Q/πDi2

環(huán)空：V=40Q/π（Dw2-De2）2、雷諾數(shù)計(jì)算：

塞流與層流：管內(nèi)：NRe=10DiVρ/(ηｐ+τ0Di/600v)

環(huán)空：NRe=10(Dw-De)Vρ/(ηｐ+τ0（Dw-De）/800v)

紊流：管內(nèi)：NRe=10DiVρ/ηｐ環(huán)空：NRe=10(Dw-De)Vρ/ηｐ

3、范寧摩阻系數(shù)計(jì)算：

紊流：ｆ=0.057/NRe0.2

塞流與層流管內(nèi)：ｆ=16/NRe環(huán)空：ｆ=24NRe

現(xiàn)在是50頁\一共有61頁\編輯于星期三三、提高頂替效率技術(shù)（六）水泥漿流變?cè)O(shè)計(jì)

流動(dòng)摩阻壓降計(jì)算：

冪律流體1、平均流速計(jì)算：管內(nèi)：V=40Q/πDi2

環(huán)空：V=40Q/π（Dw2-De2）2、雷諾數(shù)計(jì)算：管內(nèi)：NRe=8*103ρV2-nDin/800nK((3n+1)/4n)n)

環(huán)空：NRe=12*103ρV2-n(Dw-De)n/1200nK((2n+1)/3n)n

3、范寧摩阻系數(shù)計(jì)算：

塞流與層流管內(nèi)：ｆ=16/NRe環(huán)空：ｆ=24NRe

紊流：ｆ=a/Nreb

a=(lgn+2.5)/50b=(1.4-lgn)/7現(xiàn)在是51頁\一共有61頁\編輯于星期三三、提高頂替效率技術(shù)（六）水泥漿流變?cè)O(shè)計(jì)

流動(dòng)摩阻壓降計(jì)算：

賓漢（冪律）流體流動(dòng)摩阻計(jì)算：

管內(nèi)：Pｆ=0.2fρLv2/Di環(huán)空：Pｆ=0.2fρLv2/（Dw-De）

最終頂替井口泵壓計(jì)算：

泵壓等于環(huán)空與管內(nèi)靜液壓力差和沿程流動(dòng)摩阻壓降之和

公式：Pp=(Pha-Php)+(Pfa+Pfp)其中：Pha-------環(huán)空靜液壓力，MpaPhp-------管內(nèi)靜液壓力，MpaPfa--------管內(nèi)流動(dòng)摩阻壓降，MPaPfp--------環(huán)空流動(dòng)摩阻壓降，MPa現(xiàn)在是52頁\一共有61頁\編輯于星期三三、提高頂替效率技術(shù)（七）選擇提高頂替效率的工具附件

1、旋流扶正器（螺旋扶正器、導(dǎo)流片扶正器）

2、旋流發(fā)生器

3、液壓扶正器

4、泥餅刷（刮泥器）

5、套管居中器

6、井下振動(dòng)發(fā)生器（脈沖、渦輪、機(jī)械、水力）現(xiàn)在是53頁\一共有61頁\編輯于星期三三、提高頂替效率技術(shù)（八）選擇提高頂替效率的固井工藝

1、分級(jí)固井：長封固段、高壓井、漏失井、水平井、多套壓力層系固井、復(fù)雜條件完井。

2、尾管固井及其回接：深井、高壓井、長封固段井、復(fù)雜井況固井。3、旋轉(zhuǎn)（套管）尾管工藝：深井、窄間隙固井、高壓井。

4、內(nèi)插固井工藝：適用大內(nèi)徑套管固井。5