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浅析水泥帽塞流固井原理及应用[摘要]影响水泥帽封固质量的实质原因就是井壁上的不易流动的泥浆和泥饼影响水泥浆填充环空。本文论述的方法利用流体力学原理有效地解决了这个问题.[关键词]井口水泥帽封固质量塞流中图分类号：TE256.9文献标识码：A文章编号：1009-914X（2017）09-0331-01引言吉林油田大部分开发调整井需要通过井口固40-50米水泥帽来固定和密封井口。井口水泥帽一般采用双排油管常规注水泥固井封固质量合格率一直保持在70%左右的一个较低水平。在提高水泥帽质量方面一般分为3类一是提高环空返速：主要是双排油管注水泥；二是防止水泥下沉工艺技术：有水泥托盘、水泥伞、水泥注托器；三是：套管居中工艺措施：主要有套管扶正器、井口下隔水管。第一类和第三类措施的目的是解决顶替效率由于井径偏大结果并不理想；第二类措施主要解决了一部分水泥浆下沉的问题。这些工艺措施的封固质量合格率也只能提高5个百分点左右对水泥帽的封固质量仍然没有明显的改善。2008到2009年吉林新民、扶余、红岗等采油厂的420口井的水泥帽固井质量合格率为78.33%；2010年1-5月扶余和红岗采油厂的水泥帽合格率低达51.5%。由于井口水泥帽封固质量存在问题有近三分之一的井封固质量达不到标准不同程度的出现了井口套管头下沉、管外冒油气水和油井作业时井口晃动等现象给油井的正常投产使用留下了隐患。近10%的井需要重新进行二次封固。油田开发需要进一步提高井口水泥帽的封固质量。一、塞流固井原理1.影响水泥帽封固质量的原因分析地表50米井段的压力为正常压力梯度孔隙流体属于地表水质流体处于相对静止状态地下相对稳定。影响水泥帽封固质量的原因初步有四个方面：（1）表层土为成岩井眼质量差：水泥帽一般要求封固井深40-50米以上的井段这一井段属于第四系未成岩的表层黄土极易坍塌井径扩大率平均在70%左右最大井径大500mm以上并且井径变化率也很高井眼质量非常差。（2）套管居中不能得到保证：由于井径偏大套管在井口已被固定不能很好的居中。（3）井壁虚泥饼不易被有效清除：一方面表层黄土疏松极易形成虚泥饼同时井径大的原因这些虚泥饼得不到很好的清除。（4）偏流现象严重顶替效率差：以上三个方面的原因导致了替水泥浆时可能出现严重的偏流现象水泥在某一方位会出现不同程度的缺失；大量虚泥饼的存在二界面也可不完全能胶接；水泥浆在初凝前还会有不同程度的下沉现象。2.塞流顶替原理根据钻井流体力学要提高顶替效率一是提高替速使流体处于紊流状态充分冲刷井壁；二是降低替速使流体保持塞流状态均匀顶替也能起到提高顶替效率的作用。由于井口井径偏大无法实现紊流顶替这里主要是通过实现塞流顶替来提高顶替效率的。要实现塞流必须调整水泥浆的雷诺系数按幂律模式：（1）式（1）中的套管和井筒直径D1、D2、水泥浆密度和替速的可变范围小可以视为常数式（1）可简化为：（2）稠度系数K与雷诺数Re成反比在替速确定的情况下利用增加井筒轴心附近泥浆的稠度系数K在井筒轴心附近的的稠度系数趋近于井壁泥浆的的稠度系数降低井筒横截面上的的稠度系数并均匀分布而实现塞流顶替。增加稠度系数K的方法是通过水泥侵来实现的水泥侵后的泥浆稠度系数K取值空间可以在数倍范围内调整。稠度系数K的调整可以通过调整水泥浆的密度来实现。利用水泥侵的原理用水泥使井内的泥浆发生水泥侵е戮壁上不易流动的泥浆进一步稠化切力和稠度提高流动时呈塞流状态。在远离井眼轴线靠近井壁的某处临界面上泥饼与井壁间的附着力小于或等于受水泥侵的泥浆混合体内的最大静切力在外力的作用下受水泥侵的泥浆混合体在临界面处脱离井壁以塞流状态被顶出到地面。结果使井壁和套管外壁之间的环空增大为水泥浆充分填充其间创造了条件水泥浆能够充分置换出井筒内的泥浆和虚泥饼很好解决了大井眼的偏流问题使水泥充分填充胶结。这种方法不需要附加材料和设备容易操作风险低。二、塞流固井施工方法1.井眼数据准备：准备水泥帽封固井段的井径数据洗井液密度等资料数据。2.注入一定密度的水泥浆：根据塞流所需要的水泥侵稠化系数和井眼容积设计出水泥浆的密度和注入量。3.清水替出水泥浆：待水泥侵充分稠化后清水替出低密度水泥浆。4.注水泥固井：用设计好的水泥浆密度和水泥浆量采用常规固井方法完成固井。三、现场试验与应用1.B1-27井试验情况B1-27井15148队施工井口平均井径283mm井径扩大率37%完井