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泡沫流体是一种可压缩的非牛顿流体,其独特的结构决定了泡沫流体具有许多优点,如低漏失,低密度,对油层伤害小,携砂能力强等性能。目前,泡沫流体在石油工业的钻井、完井、采油等领域都显示出很大的应用潜力。泡沫流体在冲砂洗井、携砾石充填和酸化混排等施工作业中有效地利用了泡沫流体低密度、高粘度和强携砂能力的特点,使作业效果得到改进,并降低了施工成本。
通过室内实验,优选出合适的发泡剂,并结合国内外文献研究了泡沫流体性能的影响因素,确立了泡沫流体的流变模式。根据质量守恒与动量守恒方程以及非牛顿流体流变理论,建立了泡沫流体流经油管和环空的数学模型。利用数值迭代方法对所建立的数学模型进行求解,编制了供现场使用的计算机程序。运行该程序,可以快速确定相关作业所需要的井口控制参数,这些参数主要包括泡沫工程车与水泥车(或压裂车)的工作参数、注入压力、注入液的平均密度等。
现场实验结果表明,利用泡沫流体可以有效地解决严重漏失井的冲砂洗井和酸化混排问题,降低高砂比砾石充填的成本。编制的计算机程序能够为泡沫流体在作业井施工提供较为合理的施工设计数据。