王小兵 龚浩宇 李森

常州大学石油工程学院

泡沫流体与水相比具有密度低、黏度高、分散性及乳化性强等特点,能对附着在油管内、外壁和套管内壁及井下设备通道上的石蜡及黏结物有较好的剥离清除作用,因此广泛应用于低压、漏失和水敏性地层的钻井、完井、修井和油气井增产措施中[1-5]。在泡沫流体的应用中,携屑能力是衡量其性能的一项重要指标。Saintpere等研究表明[6],泡沫流体的携屑能力受管路的倾角和泡沫流变性的影响很大。杨肖曦[7]、李兆敏等[8]利用数值模拟的方法对水平井冲砂洗井的正循环工艺进行计算,结果表明,当管路的倾角在45℃时,颗粒最难携带,直径越大的颗粒越不容易被携带。贾祯[9]通过实验研究得到了在实验室条件下,竖直管内泡沫摩阻压降梯度随着泡沫质量、泡沫流速、砂粒直径的增加而增大。综上所述,关于泡沫流体携屑能力的研究虽然取得了一定的成果,但仍存在一些不足,主要体现在以下几点。

(1)目前有关泡沫流体携屑能力的结论多数是基于泡沫流体洗井的正循环工艺,并不能正确反映出其在反循环洗井工艺中的携屑规律。

(2)泡沫洗井作业通常发生在井下一千米甚至几千米处。目前关于泡沫流体携屑能力的研究大部分是在实验室条件下进行的,并不能反映出泡沫流体在井下的流动特性。

以1200 m 深直井为例,利用有限元方法,建立泡沫流体反循环洗井模型,计算了反循环洗井过程中,不同工况条件下的泡沫流体的携屑能力,研究结果对现场应用具有一定指导意义。……