专利名称：绕煤层固井方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种固井方法及装置，尤其是一种用于开采煤层气或含有异常高/ 低压层系油气井的绕煤层固井方法及装置。
背景技术：
煤层气(煤层甲烷CoalbedMethane，俗称瓦斯)是在煤层中自生自储的一种非 常规天然气，以吸附或储集方式存在于煤层孔隙与裂缝中。它作为一种新能源，不仅热值 高，而且没有环境污染，具有广阔的应用前景。我国的煤层气资源十分丰富，预测全国有 39个含煤盆地、67个聚煤单元，在埋深小于2000m的浅层范围内，我国煤层气资源量约为 32 X 1012m3，与常规天然气资源相当。煤储层属于低压储层，渗透性较差，在钻井和完井过程中煤储层极易受到伤害钻 井过程中钻井液中的自由水和固相颗粒容易渗透进煤层、堵塞煤层孔隙；固井过程中水泥 浆密度相对较大，更容易引起煤层污染，降低后续煤层气开发效率。因此，固井首先应考虑 如何减少水泥浆对煤层的伤害，其关键是降低液柱压力和失水量。具体来说，煤层气固井主要技术难点有(1)煤层属强压力敏感低压低渗储层，现有技术固井水泥浆液柱压力与煤层静压 差达到3 7MPa，导致煤层产生不可逆的塑性变形而降低渗透率，对煤层的伤害大。(2)固井时水泥浆易漏失、对煤层造成伤害。正常固井用的水泥浆密度较大 (1. 85g/cm3左右)，失水量大(大于1500mL/min)，因此和钻井液相比对煤层的伤害更大。(3)井径不规则，顶替效率低，影响固井质量。在保证固井质量的前提下，尽量控制水泥浆液柱压力，应该是煤层气固井技术措 施的正确选择，目前常用的措施有(1)低密度水泥浆。采用加入漂珠或粉煤灰的低密度水泥浆固井，可以降低环空的 液柱压力，防止固井过程中水泥浆漏失，也可以减轻对煤层的伤害。(2)控制水泥返高。以往煤层气固井设计中，水泥返高设计往往要求返到地面，实 际这是一种错误的选择，煤层气固井一定要控制水泥返高，这样可在一定程度上降低水泥 浆液柱压力，达到防止固井时井漏和降低固井对煤层的伤害。煤层气固井水泥返高返到煤 层顶板以上200m左右为宜。(3)双级固井技术。在井深约IOOOm左右的煤层气井固井中，有的井采用了双级固 井技术，分级箍位于煤层的顶部。一级水泥凝固以后，再注二级水泥。(4)塞流顶替技术。煤层气井套管下入浅，替浆量少，顶替时很难达到紊流顶替的 排量，采用紊流顶替对设备和水泥浆性能要求也比较高。上述技术虽然能在一定程度上降低水泥浆对煤层的污染，但目前公知的固井技术 并没有针对煤储层低压、低渗、易伤害、胶结性差等特点，设计适合于煤层固井的工艺技术 和水泥浆体系，没有从根本上解决水泥浆和煤层的接触的问题，最终造成对煤层不同程度 的伤害。
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从美国已完成的煤层气井固井工艺来看，其核心是“低压固井”，即针对不同煤层 特性、不同井型和钻井方式采用高强度低密度水泥浆、分级固井、泡沫水泥浆固井等工艺技 术来降低固井过程中对煤层的损害，同时采用计算机模拟技术进行施工参数优化设计，确 保固井质量，提高煤层的层间封隔能力。提出的主要技术有①高强度低密度低失水水泥 浆；②常规密度水泥控制返高；③分级注水泥。综上所述，采用上述任一种公知的固井技术，在固井过程水泥浆都会不可避免的 污染煤层，对煤层造成伤害。有鉴于上述公知技术存在的缺陷，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生 产设计经验，研制出本发明的绕煤层固井方法和实现该方法的固井井下装置，以避免固井 水泥浆对煤层的伤害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固井方法及装置，尤其是一种能效解决煤层气井固井 时水泥浆污染煤层的问题。为此，本发明提出一种绕煤层固井装置，包括套管；至少一个固井装置，与所述 套管相连接；所述每个固井装置具有两个间隔设置的、能向外涨开的封隔器，涨开后的所述 封隔器能阻隔水泥浆进入该两个封隔器之间的环空；且所述固井装置内具有与所述套管相 连通的注液通道，以及能将水泥浆输送到所述两封隔器外部井筒环空的流体通道；防反流 单向阀，设置在所述套管的底部，能使所述套管内的钻井液或水泥浆进入所述井筒内，而所 述井筒内的钻井液或水泥浆不能反向从所述套管的底部进入所述套管内；压力控制单向 阀，设置在所述防反流单向阀的底部，当所述套管内钻井液的压力达到规定值时，所述压力 控制单向阀能与所述防反流单向阀脱开。如上所述的绕煤层固井装置，其中，每个所述固井装置具有双层中心管，所述双层 中心管的两端分别通过一中空的连接件与所述套管相连接；所述封隔器具有套设在所述双 层中心管外部的胶筒，所述胶筒的一端与所述双层中心管的外管壁密封连接，另一端与所 述连接件密封连接，且所述胶筒与所述双层中心管外管壁间形成一储液室，该储液室与所 述套管和连接件相连通。如上所述的绕煤层固井装置，其中，所述连接件上至少设有微流通道，所述微流通 道的一端与所述储液室相连通，另一端通过所述连接件的内侧壁与所述套管相连通，且所 述微流通道内设有能向所述储液室方向导通的单向阀。如上所述的绕煤层固井装置，其中，所述双层中心管的内管和外管之间构成所述 流体通道；连接在所述双层中心管两端的所述连接件外侧壁上分别设有进液孔或出液孔， 所述进液孔和出液孔均设置在所述封隔器的外侧，并与所述流体通道相连通，且靠近所述 套管底部一侧的连接件上设置有进液孔，该进液孔位于该连接件上设置的所述微流通道的 通道口的上部；另一所述连接件上设置有出液孔，且该出液孔位于该连接件内侧壁上设置 的所述微流通道的通道口的下部。如上所述的绕煤层固井装置，其中，所述双层中心管的内管延伸至外管的外部，所 述内管与所述连接件密封连接，所述外管与所述连接件通过螺纹密封相连接。如上所述的绕煤层固井装置，其中，所述连接件上设有HSF-7型套管外封隔器阀系，所述阀系中具有连通所述套管和所述储液室的微流通道，以及能向所述储液室方向导 通的单向阀。如上所述的绕煤层固井装置，其中，所述防反流单向阀的底部设有过渡连接件，所 述渡连接件上设有通孔；所述压力控制单向阀通过销钉与所述过渡连接件相连接，当所述套 管内钻井液的压力大于所述销钉的剪断力时，所述压力控制单向阀与所述过渡连接件脱开。本发明还提出一种绕煤层固井方法，包括将带有至少一个固井装置的套管下入 到井筒内，使固井装置的封隔器位于煤层顶部的上界和底部的底界处；向底部呈封闭状态 的套管内注入钻井液，当所述套管内的钻井液压力达到第一规定压力值时，所述钻井液将 所有的封隔器涨开，从而封闭煤层顶部和底部之间的井筒环空；继续向所述套管内灌注泵 注钻井液，当所述套管内的钻井液压力达到第二规定压力值时，所述套管的底部被打开，然 后进行泵注水泥浆固井步骤，将水泥浆注入除所述煤层厚度以外的井筒环空内。如上所述的绕煤层固井方法，其中，所述方法进一步包括所述钻井液经连接固井 装置的双层中心管和套管的连接件上设置的微流通道进入封隔器与所述双层中心管之间 形成的储液室，将所述封隔器涨开顶抵于井筒筒壁，使煤层顶部、底部的环空形成一密封的 空间。如上所述的绕煤层固井方法，其中，所述固井装置具有双层中心管，双层中心管的 两端分别通过一中空的连接件与所述套管相连接，当套管底部被打开后，进入井筒环空内 的所述水泥浆由靠近套管底部一侧的连接件上设置的进液孔进入所述双层中心管的内管 和外管之间的流体通道，并由双层中心管另一端的连接件上设置的出液孔进入煤层顶部以 上的井筒环空。如上所述的绕煤层固井方法，其中，所述固井装置的双层中心管的长度大于对应 煤层的厚度。如上所述的绕煤层固井方法，其中，所述第一规定压力值大于设置在所述微流通 道内的单向阀的设定压力值，且该单向阀的设定压力值小于所述第二规定压力值。如上所述的绕煤层固井方法，其中，在所述套管的底部依次设有防反流单向阀和 压力控制单向阀，将所述防反流单向阀与所述压力控制单向阀相向设置，其中，所述第二规 定压力值大于所述压力控制单向阀和防反流单向阀之间的结合件的剪断力。本发明作业时根据煤层数量、每个煤层厚度及其对应的顶、底部位置确定下入绕 煤层固井工具的数量、双层中心管的长度和下入深度，以便把该固井装置连接在套管柱中， 下入到煤层气井时，能确保该双层中心管两端的两组封隔器分别位于该煤层顶部的上界和 底部的底界。套管内注入钻井液一次憋压(达到第一规定压力值)即可涨开所有封隔器的 胶筒，套管内泄压后胶筒继续保持涨开状态，随后继续升高套管内压力，剪断连接防反流单 向阀和压力控制单向阀之间的连接件，确保下端的压力控制单向阀脱落。然后按照常规的 注水泥固井工艺施工，水泥浆在环空内上返时，到达每个煤层底界后，将通过双层中心管的 内外管之间的环空流动，不再接触煤层，达到避免水泥浆污染煤层的目的，避免了固井水泥 浆对煤层的伤害。
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
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图1是本发明的固井装置结构示意图2是本发明的固井装置设置进入井筒内的状态示意图3是本发明的固井装置在井筒内的工作状态示意图4是连接件与双层中心管相连接的结构示意图5是本发明的固井方法流程图。
附图标号说明
1、套管2、固井装置21、22连接件210、微流通道
211、单向阀212、出液孔213、通道口222、进液孔
23、24封隔器25、双层中心管251、内管252、外管
26、注液通道27、流体通道28、胶筒29、储液室
3、防反流单向阀31、过渡连接件4、压力控制单向阀
5、井筒51、环空52、井筒环空6、煤层
具体实施例方式本发明提供一种绕煤层固井装置，包括套管；至少一个固井装置，与所述套管相 连接；所述每个固井装置具有两个间隔设置的、能向外涨开的封隔器，涨开后的所述封隔器 能阻隔水泥浆进入该两个封隔器之间的环空；且所述固井装置内具有与所述套管相连通的 注液通道，以及能将水泥浆输送到所述两封隔器外部井筒的流体通道；防反流单向阀，设置 在所述套管的底部，能使所述套管内的钻井液或水泥浆进入所述井筒内，而所述井筒内的 钻井液或水泥浆不能反向从所述套管的底部进入所述套管内；压力控制单向阀，设置在所 述防反流单向阀的底部，当所述套管内钻井液的压力达到规定值时，所述压力控制单向阀 能与所述防反流单向阀脱开。本发明的固井装置通过套管内的钻井液能将两个间隔设置在每个煤层顶部和底 部的封隔器涨开，将该煤层与套管之间的环空密封，使水泥浆只能在除煤层以外的井筒环 空流动，不再接触煤层，从而克服了公知技术存在的缺陷，避免了水泥浆进入煤层对其造成 污染，从而避免该段煤层渗透率的降低、有利于煤层气的下一步开采。为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合附图及较佳 实施例，对本发明提出的固井装置的具体实施方式
、结构、特征及功效，详细说明如后。另 外，通过具体实施方式
的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得 以更加深入具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。图1是本发明的固井装置结构示意图；图2是本发明的固井装置设置进入井筒内 的状态示意图；图3是本发明的固井装置在井筒内的工作状态示意图。如图所示，本发明的绕煤层固井装置，包括套管1，通过所述套管1将一个以上的 固井装置2串联连接，固井装置2的串接数量根据煤层的数量而定，在此仅以设置一个固井 装置为例进行说明。其中，每个所述固井装置2具有两个间隔设置的、能向外涨开的封隔器 23、24，涨开后的所述封隔器23、24能阻隔水泥浆进入该两个封隔器之间的环空51。所述固 井装置2内呈中空状，形成有与所述套管1相连通的注液通道26，以及能将水泥浆输送到所 述两封隔器23、24外部井筒环空52的流体通道27。在所述套管1的底部设置有防反流单 向阀3，一压力控制单向阀4设置在所述防反流单向阀3的底部。该防反流单向阀3能使所述套管1内的钻井液自套管1内流出，而反向不能从套管1的底部流入套管1内。当所述 套管ι内钻井液的压力达到规定值时，所述压力控制单向阀4能与所述防反流单向阀3脱 开。当压力控制单向阀4脱离防反流单向阀3后，套管1内的钻井液或水泥浆能进入到井 筒5内，而所述井筒5内的液体不能反向从所述套管1的底部进入所述套管内。图4是连接件与双层中心管相连接的结构示意图，请配合参见图4。可选择的方案 是，每个所述固井装置2具有一双层中心管25，所述双层中心管25的两端分别通过一中空 的连接件21、22与所述套管1相连接。所述封隔器23、24具有套设在所述双层中心管25 外部的胶筒28，所述胶筒28的一端与所述双层中心管25的外管壁密封连接，另一端与所 述连接件21、22密封连接，且所述胶筒28与所述双层中心管25的外管壁间形成一储液室 29，该储液室29与所述套管1和连接件21、22相连通。一个优选的实施例是，在连接件21、22上至少设有微流通道210，所述微流通道 210的一端与所述储液室29相连通，另一端通过所述连接件的内侧壁与所述套管1相连通， 并且，为了使进入储液室29内的钻井液不能再流回套管1内，在所述微流通道210内设有 单向阀211，从而使微流通道210只能向所述储液室方向单向导通。进一步，所述双层中心管25的内管251和外管252之间构成所述流体通道27。连 接在所述双层中心管25两端的所述连接件21、22的外侧壁上分别设有进液孔222或出液 孔212，所述进液孔222和出液孔212均设置在所述封隔器23、24的外侧，并与所述流体通 道27相连通。进液孔222设置在靠近所述套管1底部一侧的连接件22上；而设置在套管 1上部的另一所述连接件21上设置有出液孔212。且该出液孔212位于该连接件21内侧 壁上设置的所述微流通道210的通道口 213的下部。一个可行的实施例是，所述双层中心管25的内管251延伸至外管252的外部，所 述内管251与所述连接件21、22通过三道0型密封圈密封连接。所述外管252与所述连接 件21、22通过螺纹密封相连接。本发明的固井装置结构中，所述进出液孔222、212是和双层中心管25之间形成的 小环空(即，流体通道27)连通，而微流通道210及其单向阀211是在连接件21、22上。双 层中心管25的内管251的端部是靠三道密封圈和连接件21、22密封连接，如图4所示，出 液孔212必须设在上部的连接件21的微流通道210的通道口 213的下部，而进液孔222则 必须设置在下部的连接22的微流通道210的通道口的上部。具体讲，所述进、出液孔222、 212设置在双层中心管25的内管251与连接件21、22密封连接处的内侧，而连接件21、22 上设置的微流通道的通道口 213则设置在双层中心管25的内管251与连接件21、22密封 连接处的外侧。一个可选的方案是，在连接件21、22上分别设有一组HSF-7型套管外封隔器阀系， 所述阀系中具有连通所述套管1和所述储液室29的微流通道210，以及能向所述储液室29 方向单向导通的单向阀211。另外，为了使防反流单向阀3的阀球能保持在套管1的底部，一个可选择的方案 是，在所述防反流单向阀3的底部设有防止阀球脱落的过渡连接件31，且该过渡连接件31 可以通过螺纹连接固定在所述防反流单向阀3的底部，其上设有通孔，从而可以使钻井液 或水泥浆能够从该防反流单向阀3内流出。此外，另一可行的方案是，所述压力控制单向阀4可以通过销钉与所述防反流单
8向阀3固定连接，如，该销钉可与所述过渡连接件31相连接，当所述套管1内的钻井液的压 力大于所述销钉的剪断力时，能够将销钉剪断，使所述压力控制单向阀4与所述防反流单 向阀3脱开，即脱离过渡连接件31，打开套管1、固井装置2的整个通道，使水泥浆能够从套 管1的底部流，以便进行后续的常规固井工艺。需要说明的是，上述绕煤层固井装置仅为方便理解而给出的一具体实施例，不能 因此理解为对本发明的限制。图5是本发明的固井方法流程图。如图5所示，本发明的绕煤层固井方法是，将带 有至少一个固井装置2的套管1下入到井筒5内，使固井装置2的封隔器23、24位于煤层6 顶部的上界和底部的底界处，此时，套管1的底部通过压力控制单向阀4被封闭，钻井液不 能从套管1、固井装置2内流入到井筒5中。将固井装置2下入到规定位置后，向底部呈封 闭状态的套管1内注入钻井液，当所述套管1内的钻井液压力达到第一规定压力值时，所述 钻井液将所有的封隔器23、24涨开，从而封闭煤层6顶部和底部之间的环空51，继续向所述 套管1内泵注钻井液，当所述套管1内的钻井液压力达到第二规定压力值时，所述套管1的 底部被打开，后续注水泥浆固井时所述水泥浆注入除所述煤层厚度以外的井筒环空52内。 由于套管的底部被打开后，进行的泵注水泥浆固井步骤为常规技术，在此不再赘述。做可选择的方案，所述钻井液是经过连接固井装置2的双层中心管25和套管1的 连接件21、22上设置的微流通道210进入到封隔器23、24与所述双层中心管25之间形成 的储液室29内，将所述封隔器23、24涨开顶抵于井筒筒壁，使煤层6顶部、底部的环空形成 一密封的空间。其中，在所述套管1的底部依次设有防反流单向阀3和压力控制单向阀4，将所述 防反流单向阀3与所述压力控制单向阀4相向设置，在套管1的底部被压力控制单向阀4 封闭的状态下，不断向套管内注入钻井液，使套管内的压力上升，当套管内的压力值(第一 规定压力值)大于设置在所述微流通道210内的单向阀211的设定压力值时，则将该单向 阀211打开，钻井液进入到储液室29内，随着继续加入钻井液，使封隔器23、24的胶筒28 涨开，达到密封煤层处环空的目的。由于该单向阀211的存在，进入到储液室29内的钻井 液不能流出，因此，能够保持煤层处环空的密封状态。由于钻井液被不断的注入，使套管1内的压力继续上升，当套管1内的压力值(第 二规定压力值)大于所述压力控制单向阀4和防反流单向阀3之间的结合件的剪断力时， 该压力控制单向阀4由固井装置2上脱落，后续注入的固井水泥浆能够由套管1、固井装置 2流入到井筒环空52内。另一个可选的方案，固井装置2具有双层中心管25，双层中心管25的两端分别通 过一中空的连接件21、22与所述套管1相连接，当套管1底部被打开后，进入该煤层底部下 部的井筒环空52内的钻井液或水泥浆由靠近套管1底部一侧的连接件22上设置的进液孔 222进入所述双层中心管25的内管251和外管252之间的流体通道27，并由双层中心管25 另一端的连接件21上设置的出液孔212流入到煤层6顶部以上的井筒环空52。其中，所述固井装置2的双层中心管25的长度大于该固井装置所对应的煤层6的 厚度，以保证套设在双层中心管25外部的封隔器23、24的胶筒28能设置于煤层6的顶部 和底部，能够有效的将煤层封闭，使煤层不受水泥浆的污染。为了保证首先将煤层处的环空51封闭，然后才能使泵注水泥浆时，水泥浆由套管内流入到煤层以外的井筒环空52中，单向阀211的设定压力值应小于所述第二规定压力 值，即小于所述压力控制单向阀4和防反流单向阀3之间的结合件的剪断力。本发明的绕煤层固井装置的一个具体实例是，连接件21、22的一端和双层中心管 25的内管251静密封连接、和双层中心管25的外管252为螺丝(丝扣)连接，连接件21、 22的另一端为5 1/2〃套管丝扣，该连接件21、22的材质为常规的35CrM或40Cr。连接件 21、22上沿圆周均勻分布各有六个进、出液孔222、212，该进、出液孔222、212和双层中心管 25的内、外管251、252之间的流体通道27连通。同时，连接件21、22上安装有HSF-7型套 管外封隔器阀系，该阀系上设有微流通道210，该微流通道210分别连通套管1和双层中心 管25与胶筒28之间的储液室29。而所述微流通道210与连接件21、22上均勻分布的六个 进、出液孔222、212互不连通，该微流通道210仅连通套管1和储液室29，在套管内压力达 到第一规定压力值时，胶筒28可以涨开；胶筒28 —旦涨开，由于在微流通道210内设有单 向阀211，因此套管1内的压力变化和储液室29内的液体压力不再有任何联系，即使套管1 内泄压，胶筒28也不再收缩。其中，双层中心管25例如可由相同长度的5 1/2"套管穿入7"的管内组成，二者 之间的小环空形成为水泥浆提供一个流动通道。当采用上述尺寸的双层中心管时，所述封 隔器23、24的胶筒28的内径大于7〃管外径，并留出一定的环形空间。把该胶筒套在7〃 管两端，并用接箍固定、密封在套管外壁上，确保胶筒膨胀后，胶筒28内的液体不泄漏、且 胶筒28不脱离开接箍。胶筒28与7"管外壁之间的环空形成所述的储液室29。本发明的工作原理是如图2、3所示，根据钻井过程中钻遇的煤层位置和厚度，确 定套管1 (套管管柱)中串联连接的固井装置2的数量、安装位置和长度，以确保每级固井 装置2的上下封隔器23、24的胶筒28位于对应煤层6的顶部和底部(俗称煤层的上下盖 板)。在套管柱的最下端安装带有剪断销钉的压力控制单向阀4和常规注水泥固井装置(图 中未示出)，把套管1、固井装置2下入到井筒5的预定深度后，安装水泥头、往套管1内泵 注钻井液、憋压到预定压力值(第一规定压力值)，同时打开每级绕煤层固井装置2的上下 胶筒28。套管内继续升压，直到剪断套管1底端的压力控制单向阀4和防反流单向阀3之 间的结合件，压力控制单向阀4脱落。随后按照常规注水泥固井程序作业，向井筒5内注入 水泥浆。水泥浆在环空中上行到达煤层底部位置时，由于涨开的胶筒28封隔了煤层6处的 环空通道，水泥浆只能通过固井工具2下端的进液孔222进入双层中心管25，再由上端的出 液孔212流出，重新进入煤层顶部的井筒环空向上流动，从而达到水泥浆不和煤层接触的 目的。以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式
，并非用以限定本发明的范围。任何 本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应 属于本发明保护的范围。
权利要求
一种绕煤层固井装置，其特征在于，所述绕煤层固井装置包括套管；至少一个固井装置，与所述套管相连接；所述每个固井装置具有两个间隔设置的、能向外涨开的封隔器，涨开后的所述封隔器能阻隔水泥浆进入该两个封隔器之间的环空；且所述固井装置内具有与所述套管相连通的注液通道，以及能将水泥浆输送到所述两封隔器外部井筒环空的流体通道；防反流单向阀，设置在所述套管的底部，能使所述套管内的钻井液或水泥浆进入所述井筒内，而所述井筒内的钻井液或水泥浆不能反向从所述套管的底部进入所述套管内；压力控制单向阀，设置在所述防反流单向阀的底部，当所述套管内钻井液的压力达到规定值时，所述压力控制单向阀能与所述防反流单向阀脱开。
2.如权利要求1所述的绕煤层固井装置，其特征在于，每个所述固井装置具有双层中 心管，所述双层中心管的两端分别通过一中空的连接件与所述套管相连接；所述封隔器具 有套设在所述双层中心管外部的胶筒，所述胶筒的一端与所述双层中心管的外管壁密封连 接，另一端与所述连接件密封连接，且所述胶筒与所述双层中心管外管壁间形成一储液室， 该储液室与所述套管和连接件相连通。
3.如权利要求2所述的绕煤层固井装置，其特征在于，所述连接件上至少设有微流通 道，所述微流通道的一端与所述储液室相连通，另一端通过所述连接件的内侧壁与所述套 管相连通，且所述微流通道内设有能向所述储液室方向导通的单向阀。
4.如权利要求3所述的绕煤层固井装置，其特征在于，所述双层中心管的内管和外管 之间构成所述流体通道；连接在所述双层中心管两端的所述连接件外侧壁上分别设有进液 孔或出液孔，所述进液孔和出液孔均设置在所述封隔器的外侧，并与所述流体通道相连通， 且靠近所述套管底部一侧的连接件上设置有进液孔，该进液孔位于该连接件上设置的所述 微流通道的通道口的上部；另一所述连接件上设置有出液孔，且该出液孔位于该连接件内 侧壁上设置的所述微流通道的通道口的下部。
5.如权利要求2至4任一项所述的绕煤层固井装置，其特征在于，所述双层中心管的内 管延伸至外管的外部，所述内管与所述连接件密封连接，所述外管与所述连接件通过螺纹 密封相连接。
6.如权利要求3所述的绕煤层固井装置，其特征在于，所述连接件上设有HSF-7型套管 外封隔器阀系，所述阀系中具有连通所述套管和所述储液室的微流通道，以及能向所述储 液室方向导通的单向阀。
7.如权利要求1所述的绕煤层固井装置，其特征在于，所述防反流单向阀的底部设有 过渡连接件，所述渡连接件上设有通孔；所述压力控制单向阀通过销钉与所述过渡连接件 相连接，当所述套管内钻井液的压力大于所述销钉的剪断力时，所述压力控制单向阀与所 述过渡连接件脱开。
8.一种绕煤层固井方法，其特征在于，所述绕煤层固井方法利用如权利要求1至8所述 绕煤层固井装置，包括将带有至少一个固井装置的套管下入到井筒内，使固井装置的封隔器位于煤层顶部的 上界和底部的底界处；向底部呈封闭状态的套管内注入钻井液，当所述套管内的钻井液压 力达到第一规定压力值时，所述钻井液将所有的封隔器涨开，从而封闭煤层顶部和底部之间的井筒环空；继续向所述套管内泵注钻井液，当所述套管内的钻井液压力达到第二规定 压力值时，所述套管的底部被打开，然后进行泵注水泥浆固井步骤。
9.如权利要求8所述的绕煤层固井方法，其特征在于，所述方法进一步包括所述钻井 液经连接固井装置的双层中心管和套管的连接件上设置的微流通道进入封隔器与所述双 层中心管之间形成的储液室，将所述封隔器涨开顶抵于井筒筒壁，使煤层顶部、底部的环空 形成一密封的空间。
10.如权利要求8所述的绕煤层固井方法，其特征在于，所述固井装置具有双层中心 管，双层中心管的两端分别通过一中空的连接件与所述套管相连接，当套管底部被打开后， 进入井筒环空内的所述水泥浆由靠近套管底部一侧的连接件上设置的进液孔进入所述双 层中心管的内管和外管之间的流体通道，并由双层中心管另一端的连接件上设置的出液孔 进入煤层顶部以上的井筒环空。
11.如权利要求8所述的绕煤层固井方法，其特征在于，所述固井装置的双层中心管的 长度大于对应煤层的厚度。
12.如权利要求10所述的绕煤层固井方法，其特征在于，所述第一规定压力值大于设 置在所述微流通道内的单向阀的设定压力值，且该单向阀的设定压力值小于所述第二规定 压力值。
13.如权利要求8所述的绕煤层固井方法，其特征在于，在所述套管的底部依次设有 防反流单向阀和压力控制单向阀，将所述防反流单向阀与所述压力控制单向阀相向设置， 其中，所述第二规定压力值大于所述压力控制单向阀和防反流单向阀之间的结合件的剪断 力。
全文摘要
本发明提出一种绕煤层固井方法及装置，其中，该绕煤层固井装置包括套管；至少一个固井装置，防反流单向阀及压力控制单向阀。绕煤层固井方法是将带有至少一个固井装置的套管下入到井筒内，使固井装置的封隔器位于煤层顶部的上界和底部的底界处；向底部呈封闭状态的套管内注入钻井液，当套管内的钻井液压力达到第一规定压力值时，钻井液将所有的封隔器涨开，封闭煤层顶部和底部之间的井筒环空；继续向所述套管内泵注钻井液，当套管内的钻井液压力达到第二规定压力值时，套管的底部被打开，然后按常规固井工艺泵注水泥浆，此时水泥浆将注入到除煤层厚度以外的井筒环空内。本发明能使煤层不与固井水泥浆接触，避免了固井水泥浆对煤层的伤害。
文档编号E21B33/13GK101975041SQ201010505740
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者何爱国, 史怀忠, 李根生, 王开龙, 田中兰, 申瑞臣, 董建辉, 黄中伟 申请人:中国石油集团钻井工程技术研究院;中国石油大学(北京)