东北石油大学学报第４７卷第３期２０２３年６月JOURNALOFNORTHEASTPETROLEUMUNIVERSITYVol．４７No．３Jun．２０２３收稿日期:２０２２１２１４;编辑:关开澄基金项目:国家自然科学基金项目(５１４７４０７４);黑龙江省自然科学基金项目(E２０１３３４)作者简介:张景富(１９６３—),男,博士,博士生导师,教授,主要从事油气井工程理论与技术方面的研究.DOI１０．３９６９/j．issn．２０９５Ｇ４１０７．２０２３．０３．００６变井径环空分形表征及其对固井顶替效率的影响张景富,秦南欣欣,公海峰,王建成,谢帅,朱胡佳(东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室,黑龙江大庆１６３３１８)摘要:为分析井径非线性变化对油气井注水泥顶替效率的影响,利用WＧM分形函数、体积填充等理论,研究变井径环空几何形态表征及注水泥顶替效率计算,建立实测井径曲线的分形函数特征参数计算方法及变井径环空顶替流动分析模型,开展注水泥顶替流动数值模拟.结果表明:变井径环空的顶替效率低于均匀井径环空的顶替效率;标度参数、分形维数增大,井壁壁面凸起、凹陷高度增大,不规则程度增高,顶替效率降低;高标度参数、高分形维数范围内,顶替效率降低幅度高,顶替效率相对变化率大;顶替注入流速增大,顶替效率相对变化率减小;井斜角增大,顶替效率相对变化率增大;计算顶替效率时,当标度参数、分形维数低于阈值时,可将井眼环空近似考虑为均匀井径环空,而当标度参数、分形维数较高时,采用均匀井径环空简化处理会造成很大偏差;工程中,应注意处理计算模型选择及有效解决顶替效率问题.该结果为解决注水泥顶替效率计算的准确性、推进科学化固井设计与施工提供基础.关键词:变井径;分形函数;数值模拟;固井;顶替效率;标度参数;分形维数中图分类号:TE２５６文献标识码:A文章编号:２０９５４１０７(２０２３)０３００５６１３０引言顶替效率是至关固井注水泥质量的关键因素,准确分析、预测和控制固井顶替效率,采取有效措施提高固井顶替效率是保障固井质量的前提.人们研究注水泥顶替流动及顶替效率,根据非牛顿流体力学、流体力学理论,基于流体本构方程、运动微分方程及界面边界条件等,建立以注水泥顶替钻井液滞留模型、注水泥顶替流动界面模型等为代表的顶替效率计算模型,为固井顶替流动分析及注水泥设计提供指导,推动固井注水泥两相流动理论的发展[１Ｇ２３].实际井眼钻进过程中,由于地层岩石性质的非均匀性,以及钻进工具不均匀破岩作用,导致钻出的井壁多为非线性不光滑井壁,形成井眼环空外...
