摘要：考虑摩擦阻力、浮力、重力和两相界面张力的影响，建立基于相场法的固井顶替效率数学模型并进行数值求解，评价固井顶替效率，采用环空顶替实验进行验证，分析井斜角、前置液结构、密度差、套管偏心度和套管旋转等因素对固井顶替效率的影响。结果表明：固井顶替效率数学模型有效改善传统模型的顶替界面模糊和振荡现象，具有一定的可靠性。井斜角改变重力沿井筒方向的分力并影响顶替界面形态的发展，水平井筒顶替界面形态的稳定性最差；采用“冲洗液和隔离液”的前置液结构时，水泥浆的顶替效率更高；优选流体密度差时，顶替效率提高5%;水平井筒中，套管偏心度为0.1时，顶替效率最高，但现场应用条件难以实现；套管旋转可显著缓解水泥浆宽边指进程度。考虑施工的难易程度，提高顶替效率的措施依次为：选用“冲洗液和隔离液”的前置液结构、优选密度差、采用套管旋转的顶替方式、控制套管偏心度小于0.1。该结果可为固井顶替效率的预测和优化提供指导。

关键词：固井;顶替效率;数值模拟;相场法;界面形态;影响因素;

基金资助：国家自然科学基金重大科研仪器研制项目(52227804);国家自然科学基金联合基金项目(U22B2072)；

• 专辑：

  工程科技Ⅰ辑

• 专题：

  石油天然气工业

• 分类号：

  TE256