专利名称：高压气地下储气井的延迟凝固固井方法
技术领域：
本发明涉及高压储气井建造过程中的一种延迟凝固固井方法。
背景技术：
天然气作为石油的替代能源既环保又经济，在我国发展迅速，其用途非常广泛。储存压縮天然气的高压气地下储气井相对其他储气装置，具有安全性高，风险低等诸多优点，广泛应用于CNG(压縮天然气)汽车加气站、城市天然气调峰站等场所；特别是2002年纳入国家标准规范以来，在全国发展迅猛，在加气站、调峰站，高压气地下储气井已基本取代了储气瓶、储气罐。 固井作为储气井建造过程中的影响安全的关键工序，固井质量好坏，将直接影响地下储气井的安全性和可靠性。现有的固井工艺有两类 —、软管带外环空固井，其做法主要是先在储气井装置的外壁上捆绑软管带，钻井后，将底部全封闭的储气井装置沉入井筒内，然后再通过软管带在井筒壁与储气井装置的外壁的外环空间内，由下向上逐渐泵入水泥桨，直至水泥桨溢出地面，水泥迅速干固后即完成固井。这种软管带外环空固井，存在如下缺点 1、捆绑的软管带遗留在地下，软管带与水泥浆之间的粘接结合不牢固，影响固井质量；2、在泵入水泥浆时，软管带会膨胀、鼓起，这种膨胀将会导致储气井装置的侧向偏移，而使得储气井装置外壁的井筒壁的外环空间四周不均匀，极端的情况下可导致某处的储气井装置外壁与井筒壁紧贴，最终使得导入的水泥浆不均匀，甚至某些位置没有水泥浆的注入，也导致储气井装置在井筒内的固定不牢固，固井质量差。3、更为严重的是，在储气井装置下沉的过程中，软管带很容易和井筒壁发生擦挂、磨损，从而使软管带发生破裂和开口 ，在注浆时水泥浆会从该破裂和开口处流出，而不是从软管带的底部管口处流出，导致破裂处以下部位的外环空间的钻井液无法排出，从而在这些部位无法充填水泥浆，使储气井装置的固井固定质量差，带来严重的安全隐患，甚至无法使用。 二、利用钻杆实现正循环固井，其做法主要是1)、钻井后，起出钻杆，将底部开口的储气井装置沉入井筒。2)、在钻杆底端安装上出浆和封堵装置后，再将钻杆放入储气井装置，通过对钻杆的操作，使其底部的出浆及封堵装置的出浆口与储气井装置的开口相对。3)、然后通过钻杆中空的内腔及其出浆口向储气井装置底部及储气井装置外壁的井筒壁的环形空间内，由下向上逐步灌注水泥桨，直至水泥桨溢出地面。4)、灌满桨后，再通过相同的路径向储气井底部充入清水对储气井底部开口的密封面和钻杆的出浆及封堵装置的封堵头密封面进行清洗。5)、清洗完成后，通过操作钻杆，使出浆及封堵装置的带橡胶密封圈的封堵头紧密结合在储气井装置底部的封口中，实现储气装置的底部封口。 6)、封口后，水泥将随即凝固，完成固井。这种钻杆循环固井方式，存在如下缺点 1、储气井装置的底部开口密封面和封堵头的密封面的残留水泥较难清洗干净，影响储气井的密封质量；同时清洗水极易进入井底环空与水泥浆混合形成过稀的混浆，影响固井质量，并且腐蚀储气井装置。
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2、注浆后，通过操作钻杆使封堵装置的封堵头与储气井装置底部的开口实现密封封堵，由于钻杆长度变形量不均，其对位不易、旋紧操作难度大，密封件容易损坏，并且密封扭矩无法控制而影响密封质量。 3、在封堵头上的橡胶密封圈，在储气井使用后容易老化而使储气井出现泄漏，且因在井底无法修复造成储气井报废。 以上二种固井方式均会导致储气井装置的固井质量差、密封不好、出现漏气，而使储气井报废或使用寿命低，使用一段时间即出现泄漏而使储气井报废或造成严重的安全事故。
发明内容
本发明的目的就是提供一种高压气地下储气井的延迟凝固固井方法，该种固井方
法的固井质量好，储气井装置与井筒壁的结合牢固，并且储气井装置的密封性能好，储气井的安全性高、可靠性强，大大降低了发生漏气等安全事故的可能性。 本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是高压气地下储气井的延迟凝固固井方法，其步骤是 A、钻井用钻井钻杆前端的钻头钻出储气井的井筒； B、注浆将钻杆内腔的上部端口与泥浆泵相连，通过泥浆泵及钻杆的内腔向井筒底部及钻杆外壁与井筒壁之间的环形空间内，从下向上逐步注入缓凝水泥浆，直至缓凝水泥桨填满环形空间、溢出地面； C、储井装置的安装起出钻杆，将直径大于钻杆的圆筒状的储气井装置沉入充满缓凝水泥浆的井筒中，并使储气井装置外壁与井筒壁的环形空间的四周间隙相同或基本相同，在储气井装置下沉的同时，储气井装置挤压缓凝水泥浆，使缓凝水泥浆上溢，储气井装置底部沉至井筒设定位置时，完成水泥浆的充填； D、试压对储气井装置的井口装置进行密封后，再通过储气井装置的进气口向储气井装置内充入清水，并通过试压泵加压到37. 5MPa，持续4小时、进行试压；
如试压时储气井装置水压降低，则说明储气井装置产生裂缝、裂纹，试压不合格，起出储气井装置，待缓凝水泥浆凝固后，重复以上A-D步的操作； 如试压时储气井装置始终保持水压稳定，则说明储气井装置未产生裂缝、裂纹，强度试压合格，静候缓凝水泥浆凝固，即完成固井。
与现有技术相比，本发明的有益效果是 —、采用钻杆内腔灌浆，较之采用软管带灌浆，避免了软管带与水泥粘接不牢固，储气井装置偏移及软管带因擦挂破裂等原因导致的固井质量差，储气井装置的位置正，在外环空间内的水泥浆填充紧密，储气井装置与井筒壁的结合牢固，固井质量好。
二、先通过钻杆内腔向钻杆外壁与井筒壁之间的外环空间充满缓凝水泥浆，再沉入底部全封闭(而不是底部开口)的储气井装置，由于不需要对储气井井底进行封口操作，其操作简单，并且也不需对底部进行清洗不会在井筒底部形成混浆，也进一步保证了固井质量。更重要的是，由于储气井装置是全封闭的，不需再对其进行井下的密封操作，储气井装置的密封性大大提高，从根本上保证了储气井装置的安全性。 三、采用缓凝水泥浆，可使在储气井装置安装完、并进行高压试压时缓凝水泥浆均未完全凝固，既保证储气井装置有充分的时间调整安装位置，同时也避免了在试压时水泥 已凝固，储气井装置因微量的膨胀和收縮使得固井质量变差的问题，进一步保证了固井的 质量。并且由于高压试压不影响固井的质量，因此本发明方法在储气井装置安装完后即进 行直接的高压试压，更能确保储气井装置在正常工作条件下的密封性，也保证了储气井装 置的安全性能。 上述的缓凝水泥的凝固时间大于所述的B、C、D三步操作的时间之和。这样，可确 保在储气井装置安装、试压的整个过程中，水泥均未凝固，既使整个固井操作得以顺利的进 行，同时也避免了储气井装置在试压时因微量的膨胀和收縮使得固井质量变差的问题，保 证了固井的质量。 下面结合附图和具体的实施方式，对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明在进行注浆(注浆到井筒的一半位置处)时的井筒和钻杆剖视结构 示意图。 图2是本发明完成固井后的储气井装置及井筒的剖视结构示意图。
具体实施方式
实施例 图1及图2示出，本发明的一种具体实施方式
是高压气地下储气井的延迟凝固固 井方法，其具体步骤是 A、钻井用钻井钻杆1前端的钻头钻出储气井的井筒2 ; B、注浆将钻杆1内腔的上部端口与泥浆泵相连，通过泥浆泵及钻杆1的内腔向 井筒底部2a及钻杆1外壁与井筒2壁之间的环形空间3内，从下向上逐步注入缓凝水泥浆 4，直至缓凝水泥浆4填满环形空间3、溢出地面5 ; C、储井装置的安装起出钻杆l，将直径大于钻杆的圆筒状的储气井装置6沉入 充满缓凝水泥浆4的井筒2中，并使储气井装置6外壁与井筒2壁的环形空间3'的四周间 隙相同或基本相同，在储气井装置6下沉的同时，储气井装置6挤压缓凝水泥浆4，使缓凝水 泥浆4上溢，储气井装置6底部沉至井筒2设定位置(即井筒底部或靠近井筒底部)时，完 成水泥浆4的充填； D、试压对储气井装置6的井口装置进行密封后，再通过储气井装置6的进气口 向储气井装置6内充入清水，并通过试压泵加压到37. 5MPa，持续4小时、进行试压；
如试压时储气井装置6水压降低，则说明储气井装置6产生裂缝、裂纹，试压不合 格，起出(取出)储气井装置待缓凝水泥浆4凝固后，重复以上A-D步的操作；
如试压时储气井装置6始终保持水压稳定，则说明储气井装置6未产生裂缝、裂 纹，强度试压合格，静候缓凝水泥浆4凝固，即完成固井。 储气井装置6的井口装置的密封方式为现有技术，通常为法兰盘或螺纹方式的可 重复进行的机械密封。 本例的缓凝水泥浆4的凝固时间大于所述的B、 C、 D三步操作的时间之和。通常 B、C、D三步的操作时间在10-20个小时，根据不同的地质条件，井深不同而有所不同。本发明的储气井装置6在下沉时为了使其下沉挤压缓凝水泥浆4的操作更方便、简单，可以往储 气井装置6内灌入适量的清水，使储气井装置6加上水的重量大于缓凝水泥浆4对储气井 装置6的浮力，这样可减少储气井装置6沉入时的吊装设备的操作难度。
权利要求
高压气地下储气井的延迟凝固固井方法，其步骤是A、钻井用钻井钻杆(1)前端的钻头钻出储气井的井筒(2)；B、注浆将钻杆(1)内腔的上部端口与泥浆泵相连，通过泥浆泵及钻杆(1)的内腔向井筒底部(2a)及钻杆(1)外壁与井筒(2)壁之间的环形空间(3)内，从下向上逐步注入缓凝水泥浆(4)，直至缓凝水泥浆(4)填满环形空间(3)、溢出地面(5)；C、储井装置的安装起出钻杆(1)，将直径大于钻杆的圆筒状的储气井装置(6)沉入充满缓凝水泥浆(4)的井筒(2)中，并使储气井装置(6)外壁与井筒(2)壁的环形空间(3’)的四周间隙相同或基本相同，在储气井装置(6)下沉的同时，储气井装置(6)挤压缓凝水泥浆(4)，使缓凝水泥浆(4)上溢，储气井装置(6)底部沉至井筒(2)设定位置时，完成水泥浆(4)的充填；D、试压对储气井装置(6)的井口装置进行密封后，再通过储气井装置(6)的进气口向储气井装置(6)内充入清水，并通过试压泵加压到37.5MPa，持续4小时、进行试压；如试压时储气井装置(6)水压降低，则说明储气井装置(6)产生裂缝、裂纹，试压不合格，起出储气井装置，待缓凝水泥浆(4)凝固后，重复A-D步的操作；如试压时储气井装置(6)始终保持水压稳定，则说明储气井装置(6)未产生裂缝、裂纹，强度试压合格，静候缓凝水泥浆(4)凝固，即完成固井。
2. 根据权利要求1所述的一种高压气地下储气井的延迟凝固固井方法，其特征在于 所述的缓凝水泥的凝固时间大于所述的B、 C、 D三步操作的时间之和。
全文摘要
一种高压气地下储气井的延迟凝固固井方法，其步骤主要是A、钻井，B、注浆通过钻杆的内腔向井筒底部及钻杆外壁与井筒壁之间的环形空间内，从下向上逐步注入缓凝水泥浆，直至缓凝水泥浆溢出地面；C、储井装置的安装起出钻杆，将储气井装置沉入充满缓凝水泥浆的井筒中，沉至井筒设定位置时，完成水泥浆的充填；D、试压对储气井装置进行4小时试压；如试压不合格，起出储气井装置重复以上A-D步的操作；如试压合格，即完成固井。该种固井方法的固井质量好，储气井装置与井筒壁的结合牢固，并且储气井装置的密封性能好，储气井的安全性高、可靠性强，大大降低了发生漏气等安全事故的可能性。
文档编号E21D5/04GK101705823SQ20091021613
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月3日 优先权日2009年11月3日
发明者徐英, 李湘蜀, 熊标, 邓小川 申请人:徐英;邓小川;李湘蜀;熊标