[發明專利]一種水平井油層套管固井方法

有效

• 申請號: 201510908056.1
• 申請日: 2015-12-09
• 公開（公告）號: CN105443072B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 閆吉曾;羅懿;唐萬舉;李雪;彭明;李林逢
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司華北油氣分公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 牛愛周

1.一種水平井油層套管固井方法，其特征在于：包括以下步驟：鉆井后下套管串，計算水泥漿的臨界排量，依次注入隔離液和水泥漿，替漿結束后關井候凝，即可；

所述水泥漿的臨界排量的計算方法為：

1)確定水平井的井底溫度和井底壓力；

2)根據流變儀讀數計算水泥漿的剪切速率和剪切應力：首先，確定水泥漿剪切速率的取值范圍，計算該取值范圍所對應的轉速的取值范圍；其次，在上述轉速的取值范圍內選定流變儀的轉速檔位，測定水泥漿在步驟1)的井底溫度和井底壓力下、不同轉速檔位所對應的讀數；再次，根據流變儀的儀器常數計算水泥漿的剪切速率和剪切應力；

3)確定水泥漿的流體類型，計算水泥漿的流變參數；

4)根據流變參數，計算得到水泥漿的臨界排量；

當水泥漿的流體類型為赫巴流體，且選取三組剪切速率及其對應的剪切應力計算水泥漿的臨界排量時，計算步驟如下：

(1)計算水泥漿的流變參數，公式如下：

公式3：

公式4：

公式5：

式3～5中：τ₀為動切力，Pa；γ₁、γ₂和γ₃為剪切速率，s^-1；τ₁、τ₂和τ₃為與剪切速率相對應的剪切應力，Pa；n為流性指數，無量綱；K為稠度系數，Pa·sⁿ；

(2)計算水泥漿的臨界流速，公式如下：

公式6：av²-bvⁿ-c＝0，

公式7：a＝12^1-nρ(D_o-D_i)ⁿ，

公式8：

公式9：

式6～9中：a、b和c是過渡參數；v是臨界流速，m/s；ρ為水泥漿密度，kg/m³；D_o為井眼外徑，m；D_i為套管外徑，m；

(3)計算得到水泥漿的臨界排量，公式為：

公式10：

式10中：Q為臨界排量，m³/s；π為圓周率；

當水泥漿的流體類型為卡森流體，且選取兩組剪切速率及其對應的剪切應力計算水泥漿的臨界排量時，計算步驟如下：

(1)計算水泥漿的流變參數，公式如下：

公式11：

公式12：

式11～12中：τ_c為卡森屈服值，Pa；γ₁、γ₂為剪切速率，s^-1；τ₁、τ₂為與剪切速率相對應的剪切應力，Pa；η_∞為極限高剪切黏度，Pa；

(2)計算得到水泥漿的臨界排量，公式為：

公式13：D_hy＝D_o-D_i，

公式14：

公式15：

式13～15中，ρ為水泥漿密度，kg/m³；v是臨界流速，m/s；Dhy為井眼與套管間隙，m；D_o為井眼外徑，m；D_i為套管外徑，m；Q為臨界排量，m³/s；π為圓周率。

2.根據權利要求1所述的水平井油層套管固井方法，其特征在于：步驟2)中水泥漿剪切速率的取值范圍為135～550s^-1。

3.根據權利要求2所述的水平井油層套管固井方法，其特征在于：步驟2)中轉速的取值范圍的計算公式為：

公式1：γ＝1.7023Φ，

式1中：γ為剪切速率，s^-1；Φ為轉速，r/min。

4.根據權利要求3所述的水平井油層套管固井方法，其特征在于：步驟2)中剪切應力的計算公式為：

公式2：τ＝0.511θ，

式2中：τ為剪切應力，Pa；θ為度數，格。