固井注水泥仿真模拟系统的开发与应用①

准确反映和描述注水泥过程中井下各种参数的动态变化,对合理控制施工措施,保证注水泥顶替质量是非常重要的。本文主要根据这几年开发的注水泥仿真系统和在几个油田应用的情况,介绍了开发注水泥仿真模拟系统所用的模型特点与基本原理、系统的主要功能,并介绍了该系统在现场的应用情况和系统的适用性。     

深井固井变排量减轻U型管效应理论研究

深井固井过程中U型管效应的存在,使得流体的返出排量不等于注入排量,特别是当水泥浆返出套管鞋一定体积后,环空返速显著降低,从而严重影响了顶替效率.为了减轻U型管效应的影响,提出了一套变排量顶替技术设计方案,通过与固定排量顶替时相比,真空段存在时间缩短13.8%,U型管效应期间的最低环空返速提高15.73%,整体顶替效率提高了5%左右,从而为深井注水泥设计提供了参考依据.     

水力脉冲振动注水泥装置的设计与试验

研制了新型水力脉冲振动注水泥装置,该装置安装在套管底部,在注水泥过程中产生水力冲击作用于套管、水泥浆和钻井液,通过消除气泡、清除泥饼、提高顶替效率和水泥石强度来提高水泥胶结质量.试验测量了水力脉冲装置的脉冲特性.结果表明,当喷嘴压降产生的上推力超过弹簧预紧力时,脉冲装置可以形成幅度为0.5～1.5 MPa、频率为22～25 Hz的压力脉冲,压力脉冲波形规则.调整喷嘴直径,可以控制压降;调整弹簧预紧力,可以控制脉冲压力幅度.该水力脉冲振动注水泥装置活动部件少,安全可靠,便于现场应用.     

刘庄储气库注采气井177.8mm套管配套固井技术

简要介绍了苏北盆地金湖凹陷北部斜坡刘庄构造的九口储气库注采气井区块地层特征和储气库的重要性,分析了其固井技术难点。由渤海钻探第一固井公司完成刘庄储气库注采气井Φ177.8mm套管固井施工中,着重从井眼准备、采用驱油去污前置液、双凝双密度防漏水泥浆体系、提高井眼顶替效率等固井技术措施, 保证了固井质量。储层和盖层井段固井质量优质,优质率100%。实践表明,该固井技术适合刘庄储气库固井的需要, 满足西气东输管道公司储气库项目部对该储气库井完井的固井质量要求,形成了相应的配套固井技术。     

纤维-自修复水泥改善固井质量研究

针对常规水泥环固化初期会产生体积收缩、刚性太强易受到射孔、压裂等施工破坏而产生微裂缝的问题,研制了一种纤维-自修复水泥浆体系,并对其性能进行了研究。实验结果表明,该水泥浆体系兼具纤维水泥和自修复水泥的优点,可通过"拖曳效应"和"微膨胀效应"有效改善固井质量。     

新型促凝剂DWA改善固井水泥低温性能的实验

模拟深水固井低温环境,考察新型锂盐复合类促凝剂DWA对固井水泥浆稠化时间、静胶凝强度和抗压强度的影响。结果表明:促凝剂DWA能促进固井水泥的低温水化能力,缩短水泥浆稠化时间,明显缩短稠度30～100 Bc、静胶凝强度48～240 Pa的时间,显著提高水泥石早期抗压强度,表现出优异的低温早强、防窜性能,有助于解决深水固井面临的低温、浅层水-气流动难题;DWA促凝作用优于CaCl2,对水泥浆初始稠度无影响,是一种无副作用的新型多功能促凝剂。     

一种固井前置清洗液冲洗效率评价方法

目前,国内外冲洗效率评价方法并不完善,评价手段不统一,也没有一套行之有效的标准或方法。本实验只需常规的API标准仪器,通过模拟井筒内形成的泥饼,在不同流态下使用不同的清洗液对泥饼进行冲刷,建立了评价冲洗效率的实验方法,并通过公式计算出清洗液冲洗效率。整个实验过程简单易操作,且任何人在实验室都能实现模拟井下泥饼被冲刷的实验效果并计算出清洗液的冲洗效率。实验结果表明,该装置能够很好地模拟泥饼被冲洗的过程,并对不同种类的清洗液做出横向比较,是一套行之有效的实验评价方法。     

自愈合水泥在浅海固井中的应用研究

本文针对浅海固井的实际情况,研究了自愈合水泥的自修复性能。实验利用模拟海水配浆,并测试了水泥石试件在模拟海水、原油、不同温度养护下的抗压强度的恢复情况及其渗透率的下降情况。实验结果表明,在50℃、70℃养护温度下,模拟海水养护中的水泥石试件抗压强度恢复和渗透率的下降均超过了100%;在原油养护下的水泥石试件抗压强度恢复和渗透率的下降均达到了90%以上。     

深水固井技术研究进展

深水固井技术是深水油气钻完井的关键技术之一,为促进深水固井技术的研究与发展,对深水固井所面临的问题进行了较全面的分析.在总结国外深水固井水泥浆体系、注水泥顶替技术、固井设备、固井工艺和水泥环长期封隔性能研究现状的基础上,指出深水固井技术研究应以固井体系设计简单和施工方便为前提、以"对环境友好"为原则、以水泥环实现长期封隔为目的.     

固井用油井水泥颗粒干混特性的数值模拟

在固井作业中,湿混方式混合时间长、原料浪费严重、环境污染大,因此气力干混技术日益得到重视。为探究干混时油井水泥与外掺料混合均匀程度的变化规律,确定最佳操作条件,利用FLUENT软件,采用欧拉-欧拉多相流模型对混拌罐内油井水泥颗粒和外掺料颗粒的混合过程进行数值模拟,分析了进气速度、进气口数量、物料装填顺序以及颗粒物性等因素对混合情况的影响。结果表明：气流速度较低时油井水泥与外掺料混合不均匀,气流速度过高则会出现颗粒局部集中;对本算例而言,气流为1 m/s时可获得较好的混合效果;增加进气口数量不能明显改善颗粒混合的均匀程度;初始装填时,密度最大的颗粒不应置于最底层;颗粒密度对混合情况有较大影响,而粒径的影响较小。     

势垒贯穿动态随机过程的计算机模拟

依据微观粒子贯穿势垒的透射系数,运用蒙特卡罗随机模拟方法,借助Matlab软件的编程及数据可视化功能,实现势垒贯穿动态随机过程的演示.     

结构动力响应的计算机仿真研究

应用状态空间迭代法计算结构动力响应量,并编制计算机仿真流程图和仿真程序,完成了工程结构动力响应的计算机图形分析。由此将计算得到的大量结果进行合理的处理和表达。     

快速原型加工过程的计算机仿真

通过研究快速原型（RP）加工中的实时切片模块、轮廓线偏置模块和扫描路径优化模块，开发了RP加工过程的计算机仿真系统，再现了RP加工的实际情况，其中实时切片模块可以处理切层和三角面片相交的各种情况，是对现有切片算法的重要改进。各模块只需略加改动即可用于实际的RP加工。     

冲击破煤过程的计算机仿真

利用ANSYS/LS DYNA对冲击破煤过程进行仿真,给定不同的冲击参数方案,经计算得到刀具冲劈煤壁时应力的变化结果。依据计算结果研究各冲击参数对冲击破煤的影响,确定最佳的冲击作用时间并得出冲击力与冲击速度、冲击作用时间等参数之间的数学模型,为采煤机冲击系统的进一步优化提供了一种新途径。     

动态超声彩色血流图像的计算机仿真

计算机仿真超声彩色血流图像，可以为各种超声彩色血流图像处理方法的性能比较提供有效的信号源．在仿真某一时刻静态超声彩色血流图像的基础上，根据给定的一个心动周期的最大血流速度曲线，计算出血管内的血流速度分布随时间的变化，对一个心动周期划分24时相，仿真出动态超声彩色血流图像。     

大型钢锭凝固过程的计算机模拟

本文分析了钢锭-锭模系统的各种边界以及浇注过程中的热交换,应用直接差分法,建立了考虑浇注过程中热交换情况的大型钢锭凝固数值模拟方法,提出采用辐射传热处理钢锭、锭模边界产生气隙后的边界条件。最后应用所编程序计算了60t钢锭的凝固温度场,计算结果表明,显式直接差分法进行凝固数值模拟,单元剖分简单,计算方便。60t钢锭的计算温度场符合钢锭的凝固趋势。     

计算机模拟对峙化学反应动力学过程

对峙反应动力学过程，其实质是一个求解一阶常微分方程的过程。文章采用Visual Basic6．0语言，用四阶龙格一库塔法求解。开发了其化学反应动力学过程的软件，其功能是根据设定的参数计算出反应过程中各反应物质浓度随时间的变化情况，可以直观地看到该反应动力学曲线，并可输出计算结果和图形。     

渐开线齿轮动态啮合力计算机仿真

为了获得渐开线齿轮啮合传动过程中的动态啮合力,提出了一种在MSC-ADAMS平台上的计算机仿真方 法．考虑了齿轮高速、大转矩啮合传动以及渐开线齿轮工作过程中齿廓啮合点位置不断变化的实际情况,基于 Hertz弹性接触理论,建立了仿真用齿轮刚度系数的计算公式及渐开线齿轮啮合传动的仿真模型,并以某车用变速 器的一对渐开线齿轮为研究对象,应用机构动力学仿真分析软件,计算得到了在3种不同工况下的齿轮动态啮合 力．研究结果表明:渐开线齿轮在啮合传动过程中含有明显的动载荷,动载荷的波动并非对称循环,其均值大于静 载荷;随着传动速度的增大,动载荷及其作用时间所占比例均增大．     

不连续岩体破坏过程的计算机模拟

本文阐述了不连续岩体的特点和数学模拟方法。介绍了用离散单元法模拟回采工作面顶板随着工作面的推进而破坏的过程,并与底面摩擦模型试验结果进行了对比,证明了用离散单元法模拟回采工作面顶板的活动情况是有效的。