專利名稱：高壓氣地下儲氣井的延遲凝固固井方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓儲氣井建造過程中的一種延遲凝固固井方法。
背景技術(shù)：
天然氣作為石油的替代能源既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)，在我國發(fā)展迅速，其用途非常廣泛。儲存壓縮天然氣的高壓氣地下儲氣井相對其他儲氣裝置，具有安全性高，風(fēng)險低等諸多優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于CNG(壓縮天然氣)汽車加氣站、城市天然氣調(diào)峰站等場所；特別是2002年納入國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以來，在全國發(fā)展迅猛，在加氣站、調(diào)峰站，高壓氣地下儲氣井已基本取代了儲氣瓶、儲氣罐。 固井作為儲氣井建造過程中的影響安全的關(guān)鍵工序，固井質(zhì)量好壞，將直接影響地下儲氣井的安全性和可靠性?，F(xiàn)有的固井工藝有兩類 —、軟管帶外環(huán)空固井，其做法主要是先在儲氣井裝置的外壁上捆綁軟管帶，鉆井后，將底部全封閉的儲氣井裝置沉入井筒內(nèi)，然后再通過軟管帶在井筒壁與儲氣井裝置的外壁的外環(huán)空間內(nèi)，由下向上逐漸泵入水泥槳，直至水泥槳溢出地面，水泥迅速干固后即完成固井。這種軟管帶外環(huán)空固井，存在如下缺點 1、捆綁的軟管帶遺留在地下，軟管帶與水泥漿之間的粘接結(jié)合不牢固，影響固井質(zhì)量；2、在泵入水泥漿時，軟管帶會膨脹、鼓起，這種膨脹將會導(dǎo)致儲氣井裝置的側(cè)向偏移，而使得儲氣井裝置外壁的井筒壁的外環(huán)空間四周不均勻，極端的情況下可導(dǎo)致某處的儲氣井裝置外壁與井筒壁緊貼，最終使得導(dǎo)入的水泥漿不均勻，甚至某些位置沒有水泥漿的注入，也導(dǎo)致儲氣井裝置在井筒內(nèi)的固定不牢固，固井質(zhì)量差。3、更為嚴(yán)重的是，在儲氣井裝置下沉的過程中，軟管帶很容易和井筒壁發(fā)生擦掛、磨損，從而使軟管帶發(fā)生破裂和開口 ，在注漿時水泥漿會從該破裂和開口處流出，而不是從軟管帶的底部管口處流出，導(dǎo)致破裂處以下部位的外環(huán)空間的鉆井液無法排出，從而在這些部位無法充填水泥漿，使儲氣井裝置的固井固定質(zhì)量差，帶來嚴(yán)重的安全隱患，甚至無法使用。 二、利用鉆桿實現(xiàn)正循環(huán)固井，其做法主要是1)、鉆井后，起出鉆桿，將底部開口的儲氣井裝置沉入井筒。2)、在鉆桿底端安裝上出漿和封堵裝置后，再將鉆桿放入儲氣井裝置，通過對鉆桿的操作，使其底部的出漿及封堵裝置的出漿口與儲氣井裝置的開口相對。3)、然后通過鉆桿中空的內(nèi)腔及其出漿口向儲氣井裝置底部及儲氣井裝置外壁的井筒壁的環(huán)形空間內(nèi)，由下向上逐步灌注水泥槳，直至水泥槳溢出地面。4)、灌滿槳后，再通過相同的路徑向儲氣井底部充入清水對儲氣井底部開口的密封面和鉆桿的出漿及封堵裝置的封堵頭密封面進(jìn)行清洗。5)、清洗完成后，通過操作鉆桿，使出漿及封堵裝置的帶橡膠密封圈的封堵頭緊密結(jié)合在儲氣井裝置底部的封口中，實現(xiàn)儲氣裝置的底部封口。 6)、封口后，水泥將隨即凝固，完成固井。這種鉆桿循環(huán)固井方式，存在如下缺點 1、儲氣井裝置的底部開口密封面和封堵頭的密封面的殘留水泥較難清洗干凈，影響儲氣井的密封質(zhì)量；同時清洗水極易進(jìn)入井底環(huán)空與水泥漿混合形成過稀的混漿，影響固井質(zhì)量，并且腐蝕儲氣井裝置。
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2、注漿后，通過操作鉆桿使封堵裝置的封堵頭與儲氣井裝置底部的開口實現(xiàn)密封封堵，由于鉆桿長度變形量不均，其對位不易、旋緊操作難度大，密封件容易損壞，并且密封扭矩?zé)o法控制而影響密封質(zhì)量。 3、在封堵頭上的橡膠密封圈，在儲氣井使用后容易老化而使儲氣井出現(xiàn)泄漏，且因在井底無法修復(fù)造成儲氣井報廢。 以上二種固井方式均會導(dǎo)致儲氣井裝置的固井質(zhì)量差、密封不好、出現(xiàn)漏氣，而使儲氣井報廢或使用壽命低，使用一段時間即出現(xiàn)泄漏而使儲氣井報廢或造成嚴(yán)重的安全事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種高壓氣地下儲氣井的延遲凝固固井方法，該種固井方
法的固井質(zhì)量好，儲氣井裝置與井筒壁的結(jié)合牢固，并且儲氣井裝置的密封性能好，儲氣井的安全性高、可靠性強(qiáng)，大大降低了發(fā)生漏氣等安全事故的可能性。 本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案是高壓氣地下儲氣井的延遲凝固固井方法，其步驟是 A、鉆井用鉆井鉆桿前端的鉆頭鉆出儲氣井的井筒； B、注漿將鉆桿內(nèi)腔的上部端口與泥漿泵相連，通過泥漿泵及鉆桿的內(nèi)腔向井筒底部及鉆桿外壁與井筒壁之間的環(huán)形空間內(nèi)，從下向上逐步注入緩凝水泥漿，直至緩凝水泥槳填滿環(huán)形空間、溢出地面； C、儲井裝置的安裝起出鉆桿，將直徑大于鉆桿的圓筒狀的儲氣井裝置沉入充滿緩凝水泥漿的井筒中，并使儲氣井裝置外壁與井筒壁的環(huán)形空間的四周間隙相同或基本相同，在儲氣井裝置下沉的同時，儲氣井裝置擠壓緩凝水泥漿，使緩凝水泥漿上溢，儲氣井裝置底部沉至井筒設(shè)定位置時，完成水泥漿的充填； D、試壓對儲氣井裝置的井口裝置進(jìn)行密封后，再通過儲氣井裝置的進(jìn)氣口向儲氣井裝置內(nèi)充入清水，并通過試壓泵加壓到37. 5MPa，持續(xù)4小時、進(jìn)行試壓；
如試壓時儲氣井裝置水壓降低，則說明儲氣井裝置產(chǎn)生裂縫、裂紋，試壓不合格，起出儲氣井裝置，待緩凝水泥漿凝固后，重復(fù)以上A-D步的操作； 如試壓時儲氣井裝置始終保持水壓穩(wěn)定，則說明儲氣井裝置未產(chǎn)生裂縫、裂紋，強(qiáng)度試壓合格，靜候緩凝水泥漿凝固，即完成固井。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是 —、采用鉆桿內(nèi)腔灌漿，較之采用軟管帶灌漿，避免了軟管帶與水泥粘接不牢固，儲氣井裝置偏移及軟管帶因擦掛破裂等原因?qū)е碌墓叹|(zhì)量差，儲氣井裝置的位置正，在外環(huán)空間內(nèi)的水泥漿填充緊密，儲氣井裝置與井筒壁的結(jié)合牢固，固井質(zhì)量好。
二、先通過鉆桿內(nèi)腔向鉆桿外壁與井筒壁之間的外環(huán)空間充滿緩凝水泥漿，再沉入底部全封閉(而不是底部開口)的儲氣井裝置，由于不需要對儲氣井井底進(jìn)行封口操作，其操作簡單，并且也不需對底部進(jìn)行清洗不會在井筒底部形成混漿，也進(jìn)一步保證了固井質(zhì)量。更重要的是，由于儲氣井裝置是全封閉的，不需再對其進(jìn)行井下的密封操作，儲氣井裝置的密封性大大提高，從根本上保證了儲氣井裝置的安全性。 三、采用緩凝水泥漿，可使在儲氣井裝置安裝完、并進(jìn)行高壓試壓時緩凝水泥漿均未完全凝固，既保證儲氣井裝置有充分的時間調(diào)整安裝位置，同時也避免了在試壓時水泥 已凝固，儲氣井裝置因微量的膨脹和收縮使得固井質(zhì)量變差的問題，進(jìn)一步保證了固井的 質(zhì)量。并且由于高壓試壓不影響固井的質(zhì)量，因此本發(fā)明方法在儲氣井裝置安裝完后即進(jìn) 行直接的高壓試壓，更能確保儲氣井裝置在正常工作條件下的密封性，也保證了儲氣井裝 置的安全性能。 上述的緩凝水泥的凝固時間大于所述的B、C、D三步操作的時間之和。這樣，可確 保在儲氣井裝置安裝、試壓的整個過程中，水泥均未凝固，既使整個固井操作得以順利的進(jìn) 行，同時也避免了儲氣井裝置在試壓時因微量的膨脹和收縮使得固井質(zhì)量變差的問題，保 證了固井的質(zhì)量。 下面結(jié)合附圖和具體的實施方式，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1是本發(fā)明在進(jìn)行注漿(注漿到井筒的一半位置處)時的井筒和鉆桿剖視結(jié)構(gòu) 示意圖。 圖2是本發(fā)明完成固井后的儲氣井裝置及井筒的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

實施例 圖1及圖2示出，本發(fā)明的一種具體實施方式
是高壓氣地下儲氣井的延遲凝固固 井方法，其具體步驟是 A、鉆井用鉆井鉆桿1前端的鉆頭鉆出儲氣井的井筒2 ; B、注漿將鉆桿1內(nèi)腔的上部端口與泥漿泵相連，通過泥漿泵及鉆桿1的內(nèi)腔向 井筒底部2a及鉆桿1外壁與井筒2壁之間的環(huán)形空間3內(nèi)，從下向上逐步注入緩凝水泥漿 4，直至緩凝水泥漿4填滿環(huán)形空間3、溢出地面5 ; C、儲井裝置的安裝起出鉆桿l，將直徑大于鉆桿的圓筒狀的儲氣井裝置6沉入 充滿緩凝水泥漿4的井筒2中，并使儲氣井裝置6外壁與井筒2壁的環(huán)形空間3'的四周間 隙相同或基本相同，在儲氣井裝置6下沉的同時，儲氣井裝置6擠壓緩凝水泥漿4，使緩凝水 泥漿4上溢，儲氣井裝置6底部沉至井筒2設(shè)定位置(即井筒底部或靠近井筒底部)時，完 成水泥漿4的充填； D、試壓對儲氣井裝置6的井口裝置進(jìn)行密封后，再通過儲氣井裝置6的進(jìn)氣口 向儲氣井裝置6內(nèi)充入清水，并通過試壓泵加壓到37. 5MPa，持續(xù)4小時、進(jìn)行試壓；
如試壓時儲氣井裝置6水壓降低，則說明儲氣井裝置6產(chǎn)生裂縫、裂紋，試壓不合 格，起出(取出)儲氣井裝置待緩凝水泥漿4凝固后，重復(fù)以上A-D步的操作；
如試壓時儲氣井裝置6始終保持水壓穩(wěn)定，則說明儲氣井裝置6未產(chǎn)生裂縫、裂 紋，強(qiáng)度試壓合格，靜候緩凝水泥漿4凝固，即完成固井。 儲氣井裝置6的井口裝置的密封方式為現(xiàn)有技術(shù)，通常為法蘭盤或螺紋方式的可 重復(fù)進(jìn)行的機(jī)械密封。 本例的緩凝水泥漿4的凝固時間大于所述的B、 C、 D三步操作的時間之和。通常 B、C、D三步的操作時間在10-20個小時，根據(jù)不同的地質(zhì)條件，井深不同而有所不同。本發(fā)明的儲氣井裝置6在下沉?xí)r為了使其下沉擠壓緩凝水泥漿4的操作更方便、簡單，可以往儲 氣井裝置6內(nèi)灌入適量的清水，使儲氣井裝置6加上水的重量大于緩凝水泥漿4對儲氣井 裝置6的浮力，這樣可減少儲氣井裝置6沉入時的吊裝設(shè)備的操作難度。
權(quán)利要求
高壓氣地下儲氣井的延遲凝固固井方法，其步驟是A、鉆井用鉆井鉆桿(1)前端的鉆頭鉆出儲氣井的井筒(2)；B、注漿將鉆桿(1)內(nèi)腔的上部端口與泥漿泵相連，通過泥漿泵及鉆桿(1)的內(nèi)腔向井筒底部(2a)及鉆桿(1)外壁與井筒(2)壁之間的環(huán)形空間(3)內(nèi)，從下向上逐步注入緩凝水泥漿(4)，直至緩凝水泥漿(4)填滿環(huán)形空間(3)、溢出地面(5)；C、儲井裝置的安裝起出鉆桿(1)，將直徑大于鉆桿的圓筒狀的儲氣井裝置(6)沉入充滿緩凝水泥漿(4)的井筒(2)中，并使儲氣井裝置(6)外壁與井筒(2)壁的環(huán)形空間(3’)的四周間隙相同或基本相同，在儲氣井裝置(6)下沉的同時，儲氣井裝置(6)擠壓緩凝水泥漿(4)，使緩凝水泥漿(4)上溢，儲氣井裝置(6)底部沉至井筒(2)設(shè)定位置時，完成水泥漿(4)的充填；D、試壓對儲氣井裝置(6)的井口裝置進(jìn)行密封后，再通過儲氣井裝置(6)的進(jìn)氣口向儲氣井裝置(6)內(nèi)充入清水，并通過試壓泵加壓到37.5MPa，持續(xù)4小時、進(jìn)行試壓；如試壓時儲氣井裝置(6)水壓降低，則說明儲氣井裝置(6)產(chǎn)生裂縫、裂紋，試壓不合格，起出儲氣井裝置，待緩凝水泥漿(4)凝固后，重復(fù)A-D步的操作；如試壓時儲氣井裝置(6)始終保持水壓穩(wěn)定，則說明儲氣井裝置(6)未產(chǎn)生裂縫、裂紋，強(qiáng)度試壓合格，靜候緩凝水泥漿(4)凝固，即完成固井。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓氣地下儲氣井的延遲凝固固井方法，其特征在于 所述的緩凝水泥的凝固時間大于所述的B、 C、 D三步操作的時間之和。
全文摘要
一種高壓氣地下儲氣井的延遲凝固固井方法，其步驟主要是A、鉆井，B、注漿通過鉆桿的內(nèi)腔向井筒底部及鉆桿外壁與井筒壁之間的環(huán)形空間內(nèi)，從下向上逐步注入緩凝水泥漿，直至緩凝水泥漿溢出地面；C、儲井裝置的安裝起出鉆桿，將儲氣井裝置沉入充滿緩凝水泥漿的井筒中，沉至井筒設(shè)定位置時，完成水泥漿的充填；D、試壓對儲氣井裝置進(jìn)行4小時試壓；如試壓不合格，起出儲氣井裝置重復(fù)以上A-D步的操作；如試壓合格，即完成固井。該種固井方法的固井質(zhì)量好，儲氣井裝置與井筒壁的結(jié)合牢固，并且儲氣井裝置的密封性能好，儲氣井的安全性高、可靠性強(qiáng)，大大降低了發(fā)生漏氣等安全事故的可能性。
文檔編號E21D5/04GK101705823SQ20091021613
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者徐英, 李湘蜀, 熊標(biāo), 鄧小川 申請人:徐英;鄧小川;李湘蜀;熊標(biāo)