石油学报

作者：丁士东, 张鑫

单位：1. 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院 北京 100101;2. 页岩气富集机理与有效开发国家重点实验室 北京 100101;3. 中国石油化工股份有限公司西北油田分公司 新疆乌鲁木齐 830011

关键词：柳叶形,旋流扶正器,修正幂律流体,固井,顶替

基金：丁士东,男,1967年12月生,1990年获石油大学(华东)学士学位,2007年获中国石油大学(北京)博士学位,现为中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院副院长、中国石油化工集团公司高级专家、教授级高级工程师,主要从事固井技术研究工作。Email:dingsd.sripe@sinopec.com

摘要： 为提高注水泥过程中水泥浆顶替效率，国内外愈来愈多地使用旋流扶正器。但是，目前旋流扶正器结构参数主要靠经验设计，缺乏理论基础也没有相关行业标准。针对依据文丘里效应设计的柳叶形旋流扶正器，基于修正幂律流体模型，构建了旋流扶正器旋流长度计算模型。通过数值模拟对旋流扶正器井下旋流规律进行研究，推导出了旋流扶正器在修正幂律流体条件下，周向平均速度和完全顶替的临界速度公式。基于旋流扶正器井下旋流规律，分析了井眼环空结构、流体性能、井下井壁附着力对水泥浆顶替效率的影响，优化了柳叶形旋流扶正器旋流角、扶正棱长度、扶正棱有效体积和扶正器高度等设计参数。对比分析了柳叶形与常规旋流扶正器在不同工况下的旋流长度，柳叶形扶正器的旋流长度比常规扇形平均提升了32%，比常规梯形扶正器平均提升了47%。柳叶形扶正器在新疆顺北油田顺北3井等20多井次超深井应用，应用井固井质量明显优于常规扇形的旋流扶正器。

来源：2020年第1期

《石油学报》期刊编辑部

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