基于熱流固耦合的分級注水泥器失效分析

孫興偉 徐瑞強 王海燕 楊赫然

摘 要：針對分級注水泥器在實際固井使用過程中出現的循環孔打不開、關不上等失效問題，基于熱流固耦合分析理論和ＣＦＤ數值模擬方法，結合某油井的實際固井數據，建立從井口到分級注水泥器位置處的完整三維有限元模型．運用流體計算軟件得到不同流體在不同井深位置處產生的壓力與溫度，將流體域求得的壓力與溫度傳遞到固體域，對分級注水泥器變形進行分析．結果表明，固井過程中注入不同流體產生的壓力不同，壓力對分級注水泥器的變形量有較大影響，本體與滑套的變形是導致循環孔無法正常打開或關閉的主要原因．

關 鍵 詞：熱流固耦合；分級注水泥器；變形；失效；分級固井；壓力；溫度；流體力學

中圖分類號：ＴＥ３８ 文獻標志碼：Ａ 文章編號：１０００－１６４６（２０２３）０２－０１７３－０７

分級固井技術常用在深井、超深井、復雜結構井的固井過程中，分級注水泥器是分級固井的關鍵工具，目前分級注水泥器的使用成功率已達到９５％，但仍有部分油田在分級固井過程中會出現分級注水泥器打開困難或打不開，打開后不能建立循環，關閉不嚴，提前打開和關閉等問題［１－３］，這不僅影響了固井質量，也大大增加了作業成本．