本科毕业设计（论文）开题报告题目固井注水泥顶替效率预测计算方法研究学生姓名学号教学院系石油工程学院专业年级石油工程2008级指导教师职称副教授单位石油工程学院辅导教师职称研究生单位研究生院完成日期2012年6月固井注水泥顶替效率预测计算方法研究1论文选题的目的、意义及国内外研究现状1.1论文选题的目的、意义1.1.1论文选题的目的影响水泥环封固质量的主要因素是提高顶替效率，没有良好的顶替效率，其他任何措施都不会对固井质量起到很好作用（如防止窜槽措施）。但顶替效率是固井施工过程中最难控制的因素，受到井眼条件、钻井液性能、水泥浆性能、浆体结构设计、施工参数、前置液接触时间等等的影响。传统的油气井固井注水泥顶替方式为轴向一维顶替,该顶替理论研究获得一系列成果。但因一维轴向顶替自身的缺点,难以将近壁泥浆、虚泥饼驱替干净,对变径井眼造成的回流更是无能为力。使用螺旋流顶替理论能克服这一缺点,大大改善顶替效率。但此项技术起步较晚,研究成果很少,理论很不完善,从而使其应用受到限制。以上技术措施的理论基础是保持两相流界面的平整。普遍的共识是紊流顶替固井效果最好。实际上，由于受井眼条件、固井设备等因素的制约，层流顶替在固井施工中最多，并且同样获得了很好的施工效果，说明除了公认的紊流顶替之外还有更重要的因素影响顶替效率。本文将研究在注水泥施工过程中，通过对注水泥动态过程的分析研究,建立了描述这一动态过程的模拟模式。通过对螺旋流顶替理论的研究，会大大提高固井质量，对油气开采提供坚实的保证。因此，加强固井注水泥顶替效率预测计算方法的研究有着重要的理论意义和实际价值。1.1.2论文选题的意义石油工业对我国工业乃至整个国民经济的发展起着举足轻重的作用。近年来，石油资源一直处于供不应求状态，石油工业的经济发展与资源供给之间的不协调日显突出，严重地制约了我国石油工业的可持续发展。而且在石油开采过程中会浪费掉大量的能源，尤其是固井质量的好坏更是其中的重中之重。只有提高固井水泥浆顶替效率，才能最大程度地提高固井质量，进而减少对油气资源的浪费，这对我国石油工业的发展具有很重要的意义。要得到好的固井质量,必须尽量提高固井注水泥的顶替效率。本研究从基础理论出发,通过对注水泥动态过程的分析研究,推导出计算各种注水泥流体在注替过程中任一时刻的井下动态参数及与之相应的其他注水泥动态参数的模式。1.2国内外研究现状随着世界各国石油工业的发展，油井逐步向深井、超深井、排量大的方向发展，对固井质量也提出了更高的要求。国内外研究者做了大量的试验和统计工作来描述注水泥动态过程的工作模型，理论研究集中在固井注水泥顶替效率预测计算方法研究，根据流体力学理论、推导公式，建立数学模型结合试验数据求解。通过国内外研究和固井实践证明，在井下条件确定的情况下，水泥浆环空流动的壁面剪应力在提高水泥浆顶替效率方面起着决定性作用。1西南石油大学本科毕业设计（论文）开题报告1.2.1国内研究现状目前,国内外定向井钻井技术已经趋于成熟,但是定向井注水泥技术还处于研究阶段,大斜度井及水平井注水泥顶替机理,由于其复杂性,至今未见系统的理论发表。针对上述问题,国内外学者从非牛顿流体在环空流动的理论研究、注水泥室内模拟实验研究,以及模拟注水泥顶替过程的数值计算研究三个方面对水平井及定向井注水泥进行了一系列探索。国内学者从理论出发,通过对注水泥动态过程的分析研究,推导出计算各种注水泥流体在注替过程中任一时刻的井下动态参数及与之相应的其他注水泥动态参数的模式。并综合固井技术研究的其他成果和结论,开发注水泥计算机模拟软件。该软件包括注水泥流体设计、注水泥工艺设计、动态参数跟踪计算、参数校核、调整及经验指导等多方面的内容,现场实际应用对比表明,效果较好1.2.2实践应用由于所建立的顶替效率的数学模型是三阶非线性偏微分方程,解析求解难度较大,通常都是寻求数值解。早期计算机软硬件较为落后,进行大规模计算有一定困难,现如今专业化的流体力学计算软件已经成熟,如李洪乾的论文借用了Ansys工程计算软件对注水泥顶替进行模拟,高永海利用计算流体力学软...