固井方法及固井装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及钻探技术，尤其涉及一种固井方法及固井装置。
【背景技术】
[0002]煤矿领域中，通过卸压瓦斯抽采井对瓦斯进行抽采。卸压瓦斯抽采井的形成过程中，每次开钻后都需要固井。固井即为利用水泥浆等将井壁与套管之间的环形空间进行封闭和凝固的过程，固井对于卸压瓦斯抽采井的成井质量起着重要作用，直接影响抽采瓦斯的效果。
[0003]一般来说，IV型卸压瓦斯抽采井的形成过程中，第一次开钻后，井眼的孔径为445mm，下入外径为339.7mm、壁厚为10.92mm的套管。固井时，先注入钻井液以排除套管11和环形空间13中的空气，然后将水泥浆注入到套管11内，使得水泥浆在重力、浮箍12的回压凡尔装置等的作用下，注入到井壁14和套管11形成的环形空间13，同时，环形空间13中的钻井泥浆溢出。待环形空间13注满水泥浆后，进行替浆，即用替浆液替换出套管11中的水泥浆以避免套管11中的水泥浆凝固而封堵套管，其中，替浆液可以水等。具体可参见图1，图1为现有技术中的固井示意图。
[0004]上述固井过程中，需要在套管中不断注入水泥浆直至环形空间充满水泥浆，水泥浆用量巨大，只有在水泥浆连续生产及废浆及时清理的前提下，才可以确保固井工作的连续性，连续性固井条件高，难以实现。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种固井方法及固井装置，通过降低固井过程中的替浆量，实现降低固井条件的目的。
[0006]第一个方面，本发明实施例提供一种固井装置，包括:钻杆(1)、插头(2)、插入式浮箍(3)，套管(4);其中
[0007]所述钻杆(I)的一端与所述插头(2)连接，另一端用于注入水泥浆；
[0008]所述插头(2)插入到所述插入式浮箍(3)，所述插入式浮箍(3)内设置有回压凡尔装置；
[0009]所述钻杆(I)套设在所述套管(4)中，所述套管(4)的外壁与井壁之间形成第一环形空间，所述插入式浮箍(3)的回压凡尔装置用于防止所述钻杆(I)从所述套管(4)拔出后，防止所述水泥浆回流至所述套管(4)。
[0010]在第一个方面的第一种可能的实现方式中，所述插入式浮箍(3)与所述套管(4)的接触处密封，以避免水泥浆注入所述钻杆(I)的外壁与所述套管(4)的内壁之间形成的第二环形空间。
[0011]结合第一个方面或第一个方面的第一种可能的实现方式，在第一个方面的第二种可能的实现方式中，该装置还包括:扶正器(5)，所述插头(2)套设在所述扶正器(5)中，所述扶正器(5)使得所述插头(2)插入到所述插入式浮箍(3)的中心位置。
[0012]结合第一个方面的第二种可能的实现方式，在第一个方面的第三种可能的实现方式中，所述扶正器(5)为圆形，且与所述套管(4)的接触处密封。
[0013]结合第一个方面的第二种可能的实现方式，在第一个方面的第四种可能的实现方式中，所述扶正器(5)为刚性扶正器。
[0014]第二个方面，本发明提供一种固井方法，适用于如上第一个方面、第一个方面的第一种至第四种中任一种方式实现的固井装置，该方法包括:
[0015]将所述钻杆内的水泥浆压入到所述第一环形空间，以使所述第一环形空间中的钻井泥浆溢出；
[0016]待所述第一环形空间注满水泥浆后，替换出所述钻杆内的水泥浆。
[0017]在第二个方面的第一种可能的实现方式中，该方法还包括:若水泥浆注入所述第二环形空间，则增加所述插头与所述插入式浮箍之间的压力。
[0018]在第二个方面的第二种可能的实现方式中，该方法还包括:若所述插头未对准所述插入式浮箍，则旋转所述钻杆，以使得连接在所述钻杆上的所述插头插入到所述插入式浮箍3的中心位置。
[0019]本发明实施例提供的固井方法及固井装置，通过钻杆将套管分成两个空间，固井时，从钻杆注入的水泥浆被压入到井壁和套管形成的第一环形空间，使得第一环形空间中的钻井泥浆溢出，使得后续替浆时，仅需要替出钻杆的杆内空间中的水泥浆，替浆量小，保证了固井的连续性。同时，替浆量小，使得清水用量小、替换出的废浆量小，节约水资源、对环境的污染小。而且，缩短了替浆时间，节省油耗及人力。
【附图说明】
[0020]图1为现有技术中的固井示意图；
[0021]图2为本发明一实施例提供的固井装置的结构示意图；
[0022]图3为本发明一实施例提供的固井装置注水泥的过程示意图；
[0023]图4为本发明一实施例提供的固井装置替浆的过程示意图；
[0024]图5为本发明另一实施例提供的固井装置的结构示意图；
[0025]图6为本发明一实施例提供的固井方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]图2为本发明一实施例提供的固井装置的结构示意图。请参照图2，本发明提供的固井装置包括:钻杆1、插头2、插入式浮箍3，套管4，其中，钻杆I的一端与插头2连接，另一端用于注入水泥浆，插头2插入到插入式浮箍3，插入式浮箍3内设置有回压凡尔装置；钻杆I套设在套管4中，套管4的外壁与井壁8之间形成第一环形空间6 ;插入式浮箍3的回压凡尔装置用于防止钻杆I从套管4拔出后，防止水泥浆回流至套管4。
[0027]下面，对本发明实施例提供的固井装置的工作原理做详细说明，具体可参见图3与图4，图3为本发明一实施例提供的固井装置注水泥的过程示意图，图4为本发明一实施例提供的固井装置替浆的过程示意图，其中，椭圆表示水泥浆，菱形表示钻井泥浆，三角形表示替浆液。
[0028]固井时，钻杆I的一端与插头2连接，然后插入到插入式浮箍3的插入孔，从而把套管4内的空间分成两部分:钻杆I的杆内空间，以及钻杆I的外壁与套管4内壁之间的环形空间，即第二环形空间7，其中，钻杆I的杆内空间也称之为钻具水眼内空间。固井时，同样需要先注入钻井液以排除套管和环形空间中的空气，然后，将与钻杆I连接的插头2插入到插入式浮箍3的插入孔。接着，将水泥浆从钻杆I远离插头2的一端注入，如图3所示，注入钻杆I的水泥浆被压入到第一环形空间6，使得第一环形空间6中的钻井泥浆溢出，待第一环形空间6注满水泥浆后，即从第一环形空间6返出水泥浆后，用替浆液替换出钻杆I内的水泥浆，然后从套管4中拔出钻杆1，从而完成固井工作，如图4所示。其中，替浆液可以为水等。从套管4中拔出钻杆I后，插入式浮箍3的回压凡尔装置可防止水泥浆回流至套管4内。
[0029]上述固井过程中，只需要将钻杆I内的水泥浆替换完。以第一次开钻后井深为800米为例，经验证，替浆量约为2.7m3，是现有技术中从套管注入水泥浆固井方法中替浆量的4.22%。
[0030]上述固井过程中，插入式浮箍3与套管4的接触处密封，以避免水泥浆注入所述第二环形空间7。
[0031]上述固井过程中，下钻时，即将连接钻杆I的插头2插入插入式浮箍3时，钻杆I的接头处一定要抹油，上紧扣，以防止漏浆。当插头2距插