在油氣田開發(fā)中，固井作業(yè)是保障井筒完整性、防止油氣水竄流的核心環(huán)節(jié)。固井施工涉及復(fù)雜的地質(zhì)條件、流體性能及設(shè)備協(xié)同，稍有不慎便可能導(dǎo)致質(zhì)量事故。固井作業(yè)模擬器通過數(shù)字化手段還原施工過程，為技術(shù)人員提供“零風(fēng)險”的試驗平臺。
操作第一步是輸入地質(zhì)與工程參數(shù)，包括井眼軌跡、地層壓力梯度、巖石力學(xué)參數(shù)及套管組合數(shù)據(jù)。例如，針對水平井固井，需導(dǎo)入井斜角、狗腿度等軌跡數(shù)據(jù)，并設(shè)置地層滲透率、孔隙壓力等參數(shù)。模擬器將自動生成三維井筒模型，并劃分計算網(wǎng)格。
根據(jù)儲層溫度、壓力條件，選擇水泥漿配方并輸入流變參數(shù)（如塑性粘度、動切力）、稠化時間及失水量等數(shù)據(jù)。例如，在高溫深井中，需配置抗高溫水泥漿，并設(shè)定其稠化曲線以匹配候凝時間。模擬器可基于輸入?yún)?shù)計算水泥漿在環(huán)空中的流動阻力與頂替效率。
設(shè)定注水泥排量、頂替液密度及泵送程序。例如，模擬器支持分段注水泥設(shè)計，用戶可調(diào)整各段注漿量與頂替速度。啟動虛擬施工后，系統(tǒng)將動態(tài)展示水泥漿在環(huán)空中的流動過程，并實時計算環(huán)空壓力、水泥環(huán)厚度等關(guān)鍵指標(biāo)。若發(fā)現(xiàn)水泥漿竄槽或套管偏心風(fēng)險，可暫停模擬并調(diào)整參數(shù)。
施工結(jié)束后，模擬器生成可視化報告，包括水泥環(huán)封固質(zhì)量云圖、壓力分布曲線及潛在風(fēng)險點。例如，若環(huán)空某段水泥環(huán)厚度低于設(shè)計值，系統(tǒng)將標(biāo)注該區(qū)域并提示優(yōu)化建議（如增加扶正器數(shù)量或調(diào)整頂替排量）。用戶可保存多組模擬方案進行對比，最終選定最優(yōu)參數(shù)。
模擬器可提前暴露施工隱患，避免真實作業(yè)中的試錯成本。例如，某油田在模擬器中測試了3種頂替方案，發(fā)現(xiàn)原方案因排量不足導(dǎo)致水泥漿竄槽，調(diào)整后排量后模擬結(jié)果顯示封固質(zhì)量達標(biāo)，避免了現(xiàn)場返工。此外，模擬器還能優(yōu)化水泥漿用量，減少材料浪費。
模擬器需對復(fù)雜地質(zhì)條件（如非均質(zhì)地層、天然裂縫）與施工動態(tài)（如泵壓波動、設(shè)備故障）進行簡化，可能導(dǎo)致結(jié)果偏差。例如，在碳酸鹽巖儲層中，模擬器可能難以準(zhǔn)確模擬水泥漿在天然裂縫中的漏失行為，需結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)動態(tài)修正。此外，輸入?yún)?shù)的準(zhǔn)確性直接影響模擬結(jié)果，若地層滲透率或水泥漿流變參數(shù)存在誤差，可能導(dǎo)致誤判。
模擬器為真實作業(yè)提供預(yù)演與優(yōu)化依據(jù)，而真實作業(yè)數(shù)據(jù)可反哺模擬器模型。例如，某油田將實際固井施工中的壓力、排量數(shù)據(jù)導(dǎo)入模擬器，校準(zhǔn)了水泥漿流變模型參數(shù)，使后續(xù)模擬精度提升。此外，模擬器生成的施工參數(shù)建議需結(jié)合現(xiàn)場經(jīng)驗調(diào)整，例如在復(fù)雜井況中適當(dāng)增加安全系數(shù)。
捷瑞數(shù)字依托伏鋰碼云平臺，整合了高精度固井作業(yè)模擬器與油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)，提供從方案設(shè)計到施工監(jiān)控的全鏈條數(shù)字化服務(wù)。通過構(gòu)建固井作業(yè)數(shù)字孿生體，平臺可實時分析井筒壓力、水泥漿性能等參數(shù)，動態(tài)調(diào)整施工方案，提升固井質(zhì)量與作業(yè)效率。
掌握固井作業(yè)模擬器操作流程，是提升固井技術(shù)水平的關(guān)鍵一步。通過模擬器預(yù)演施工、優(yōu)化方案，并結(jié)合真實作業(yè)數(shù)據(jù)持續(xù)改進，油氣田企業(yè)可顯著降低固井風(fēng)險與成本。捷瑞數(shù)字與伏鋰碼云平臺的創(chuàng)新實踐，將為固井技術(shù)智能化升級提供更可靠的解決方案。
