专利名称：地下储气库老井封堵方法
技术领域：
本发明涉及石油天然气修井工艺技术，尤其涉及一种地下储气库永久性封井方法。
背景技术：
天然气具有易燃、易爆、易泄露的特性，在储气库建设中，最重要的是考虑储气库的密封性，即保证地下储存的天然气不能无控制地向井口运移，也不能向非储气层运移。我国近几年在储气库建设中结合油藏的地质和生产特点，经过专家多次论证和多年的实践，形成了我国利用砂岩油气藏建库的老井处理工艺路线，这个 工艺路线和国外的区别主要是把处理的重点放在老井储气层的处理上，结合井筒的处理，进一步提高了老井封堵的安全性。但地下储气库的老井每年都会承受一次大压差的交变应力作用，对封井的长期有效性提出了苛刻的要求，为满足这些要求必须采取特殊的封井封堵方法。目前已建成的储气库中已出现由于封堵工艺选择不当而引起套管外漏气现象，造成了极大的安全环保隐患。油田现场目前一般采用普通或超细水泥封堵储层及管外窜井段，基本采用试压方式检验封堵是否成功，并不是根据地层孔喉大小选择水泥粒径，有时会出现封堵效果试压检测时达到合格，但检测固井质量时却没有达到质量要求的现象；或是封堵材料用量较大，封堵效果却达不到要求的现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种地下储气库老井封堵方法，以改善或克服现有技术的一项或多项缺陷。本发明的技术解决方案是:一种地下储气库老井封堵方法，该方法包括:S1.利用水泥承流器，采用填料混合超细水泥挤封堵已射开的气库目的层，并保留超细水泥塞；S4.利用水泥承流器，采用填料混合超细水泥挤封堵气库目的层以上的射孔井段，并保留超细水泥塞；S6.封堵目的层带压候凝；S7.分段打整体水泥塞，水泥面保留在最上层已射孔封堵井段以上。如上所述的地下储气库老井封堵方法，如果已射开井段并未将气库目的层全部射开，则在步骤SI后还包括步骤S2:射开气库目的层顶界，并采用填料混合水泥挤封堵，且试压、测试合格。 优选地，步骤SI后还包括步骤S3:采用普通水泥挤封堵气库目的层以下的射孔井段，并保留水泥塞。优选地，步骤S3中采用的普通水泥为常用的G级水泥；步骤S7中，是采用胶乳膨胀与硅灰防腐的低渗透水泥浆全井段打整体水泥塞。在一具体实施例中，在步骤S4与S6之间还包括步骤S5:针对目的层以上固井质量不合格井段选择渗透率较高的泥岩与砂岩交界段，先射孔后再利用填料超细混合水泥打水泥隔板，以预防管外气窜的产生。较佳地，步骤S6中是利用水泥承流器实现带压候凝。本发明的特点和优点是:本发明利用水泥承流器，采用填料混合超细水泥封堵已射开的目的层；为了预防管外气窜，对目的层以上固井质量不合格井段选择渗透率较高的砂岩与泥岩交界段先射孔再打水泥隔板，采用正反挤水泥的封堵方法；目的层采用带压候凝方式；整个井筒内灌满套管保护液。根据本发明的上述技术方案，结合辽河油田某地下储气库情况，研发编制出其老井封井的具体封堵方案，通过现场成功应用与验证，各项指标均达到储气库封井相关技术要求，取得较好的封井效果，能够满足储气库正常生产运行的要求，形成具有地层结构针对性独特的封井方法和特点。本发明适用于国内各油田的储气库建设，其中辽河油田最近将建立2-3个大型地下储气库，以满足东北地区天然气调峰、工业管网及民用气的需求，其中将有几百口的老井需要采用该封井技术进行封堵，因此本发明具有广泛的应用前景。
图1A为原井井身结构示意图。图1B为利用本发明的老井封堵方法设计的井身结构示意图。
具体实施例方式本发明针对地下储气库特点和要求，提出老井的封堵方法，确保注入井下的天然气不能层间互窜、不从井筒和固井水泥环界面窜至地面，从而保证气库的正常生产和气库附近地区的安全和环保；·防止井内层间气窜和泄露，确保地下储气库经济、有效运行；在强注强采、压力交替变化的运行条件下，达到50年的有效封堵。具体地，本发明的地下储气库老井封堵方法主要包括以下步骤:S1.利用水泥承流器，采用填料混合超细水泥挤封堵已射开的气库目的层，并保留超细水泥塞；水泥承流器不但能够更加可靠有效地实现带压侯凝，并在挤注水泥后，可以直接上提管柱洗井，洗井液柱压力不影响水泥凝固，提高了封井质量、缩短了作业时间。超细水泥塞的封堵效果和强度都要强于普通水泥塞，故在此发明中不再为了实现从下而上的打整体水泥塞而将其钻掉。S3.利用水泥承流器，采用普通水泥挤封堵气库目的层以下的射孔井段，并保留水泥塞；S4.利用水泥承流器，采用填料混合超细水泥挤封堵气库目的层以上的射孔井段；S6.封堵目的层的候凝方式:带压候凝；S7.采用胶乳膨胀与硅灰防腐的低渗透水泥浆，分段打整体水泥塞，水泥面保留在最上层已射孔封堵井段以上至少300m。本发明的实施例中，井筒内的整体水泥塞是一边封堵一边挤注的，有别于其它方法中一次性从上而下进行挤注。另外，以往封堵方法中水泥面一般保留在水泥返深左右，不能达到好的封堵要求；本发明将整体水泥塞的水泥面保留位置确定在最上层已射孔封堵井段以上至少300m，这个位置已完全能达到封堵要求，并能节约成本，缩短施工周期。其中，填料混合超细水泥可以根据需要选用现有产品，即在超细水泥中添加一定量的活性剂与聚合物溶液，提高其在水中的分散能力和与套管、地层的粘结能力，另外根据地层渗透率、孔喉大小选择水泥的粒径、添料的比率和配伍性，使其抗压强度和韧性等性能都超过了普通超细水泥，从而达到储气库的封井要求。在本发明的一优选实施例中，该老井封堵方法包括以下步骤:1.利用水泥承流器，采用填料混合超细水泥挤封堵已射开的气库目的层，并保留超细水泥塞。2.如果已射开井段并未将气库目的层全部射开，则需要射开气库目的层顶界，并采用填料混合超细水泥挤封堵，且试压、测试合格，以免因为没有打开目的层的顶界，从而致使注入的气窜到地面，借此进一步保证储气库的安全。3.利用水泥承流器，采用普通水泥挤封堵气库目的层以下的射孔井段，并保留水泥塞。这种方式的封堵效果要比普通注水泥塞的方式更加安全有效。4.利用水泥承流器，用填料混合超细水泥挤封堵气库目的层以上的射孔井段，并保留超细水泥塞。此步骤对地下储气库此项技术非常关键，上层射孔井段的封堵效果直接关系到储气库的安全性，如果封堵不严密，注入地下的天然气就会从此处窜至地面，因此，此步骤有利于提高地下储气库的安全性和封闭性。5.针对目的层以上固井质量不合格井段选择渗透率较高的砂岩与泥岩交界井段(渗透率数据由地质部门提供，根据整个区块的平均渗透率来确定渗透率较高的井段)，先射孔再采用填料混合超细水泥打水泥隔板，`以预防管外气窜的产生。6.封堵目的层及其它射孔井段的候凝方式:利用水泥承流器实现带压候凝，以提闻封堵效果。7.采用胶乳膨胀与硅灰防腐的低渗透水泥浆，全井段打整体水泥塞，水泥面保留在已射孔封堵井段以上200-300m，以保证老井封堵的效果，确保储气库安全运行。8.下入部分油管，在油管和套管之间建立循环通道。此步骤是为了预防万一老井封堵失败，在储气库运行过程中出现漏气现象时，能及时采取压井等补救措施。9.整体水泥塞面至井口灌满套管保护液，以预防老井套管的腐蚀。由上述可知，本发明的地下储气库老井封堵方法突出特点如下:①利用水泥承流器，采用填料混合超细水泥封堵储气层及射孔井段特点说明:本发明采用水泥承流器不但能够更加可靠有效地实现带压侯凝，并在挤注水泥后，可以直接上提管柱洗井，洗井液柱压力不影响水泥凝固，提高了封井质量、缩短了作业时间。超细水泥塞的封堵效果和强度都要强于普通水泥塞，故在此发明中不再为了实现从下而上的打整体水泥塞而将其钻掉。为了保证储气层及射孔井段的封堵效果，本发明采用了微膨胀防漏超细矿渣水泥浆体系，该体系在生产过程中添加了一定比例的超细活性矿渣粉和弹性栓塞材料等，可提高其在水中的分散能力及与套管、地层的粘结能力，提高超细水泥的韧性和抗冲击能力。②根据地层岩性渗透率、孔喉大小选择水泥的粒径、填料的比率和配伍性特点说明:本发明中水泥颗粒的不同粒径是根据地层岩性渗透率、孔喉大小进行筛选设计的，并通过地面模拟实验最终确定，尤其针对低压易漏地层的封堵具有明显封堵效果，封堵过程中能形成暂堵或桥堵，有效控制封堵材料的用量而不影响封堵效果，满足储气库运行的技术要求。③射孔、打水泥隔板封堵技术特点说明:针对气库目的层以上固井质量不合格井段选取适当位置进行先射孔再打水泥隔板的封堵方式，可预防管外气窜的产生，有效提高封堵质量。④目的层的候凝方式是利用水泥承流器实现带压候凝。特点说明:利用水泥承流器可保证封堵层候凝时是在所需要的压力下进行的，有效防止水泥返吐。下面配合附图及具体实施例对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明。根据本发明，结合辽河油田某地下储气库情况，研发编制出多口老井封井的具体封堵方案，下面结合图1A、图1B对其中某井的具体封堵方案及工艺进行详细说明:该井完井日期为1980年I月7日，该井射孔井段:1874.2-2892.0m，90.2m/16层，水泥面位置X2360.0m、水泥塞中有落物(螺丝杆X2378.05)和两个封隔器(151丢手 X2378.26m、251封 X2417.65m)。利用本发明的技术方案制定的封井方案如下:I)钻磨水泥塞 X 2360.0m 及螺丝杆 X 2378.05m 至 151 丢顶 X 2378.26m ；2)打捞出井筒内组合封隔器；
3) 1874.0m以 上全井筒试压:P = 15MPa, 30min, Λ P彡0.5MPa为合格，如试压不合格进行挤封堵漏失井段直至试压合格；4)全井筒测声幅/变密度，检测固井质量(见测井通知单)5)采用胶乳膨胀与硅灰防腐的低渗透水泥浆分段注整体水泥塞，井段:2563.0 3023.4m，并分别试压合格:P = 15MPa,30min, ΔΡ ^ 0.5MPa ；6)下GX-T140套管刮屑器反复刮削射孔井段:1860.0 2560.0m,并彻底清洗井壁；7)下水泥承转器X 2541.0m,挤水泥封堵射孔井段:2544.0 2558.0m,具体要求参见封堵施工设计；(注:该射孔井段为非气库目的层，且位于目的层之下，故较佳采用普通水泥进行封堵。)8)采用胶乳膨胀与硅灰防腐的低渗透水泥浆分段注整体水泥塞，井段:2401.0 2541.0m，并分别试压:P = 15MPa,30min, ΔΡ ^ 0.5MPa 为合格；9)下水泥承转器X 2328.0m，挤填料混合超细水泥封堵射孔井段:2339.4 2396.0m，具体要求参见封堵施工设计；(注:该射孔井段位于气库目的层，故较佳采用填料混合超细水泥进行封堵)10)下水泥承转器X2298.0m,挤填料混合超细水泥封堵射孔井段:2302.6 2322.Sm，具体要求参见封堵施工设计；(注:该射孔井段位于气库目的层，故采用填料混合超细水泥进行封堵)11)采用胶乳膨胀与硅灰防腐的低渗透水泥浆分段注整体水泥塞，井段:1897.0 2298.0m,并分别试压:P = 15MPa, 30min, Λ P 彡 0.5MPa 为合格；12)挤填料混合超细水泥封堵射孔井段:1874.0 1892.0m,具体要求参见封堵施工设计；(注:该射孔井段为非气库目的层，但位于气库目的层之上，为防止气窜至地面，故较佳采用填料混合超细水泥进行封堵)13)采用胶乳膨胀与硅灰防腐的低渗透水泥浆分段注整体水泥塞，井段:1560.0 1871.0m，并分别试压:P = 15MPa，30min，ΔΡ ≤ 0.5MPa 为合格；14)下管柱X 1558.0m，全井筒替入套管保护液(密度≥1.00 1.05g/cm3，PH ≥ 9)；15)下Φ 73_油管X 500.0m座入井口，建立循环通道；16)装好可压井防盗井口装置，能定期观察井筒内压力，并作好明显标识。由上述具体实施应用可知，本发明针对储气库的具体地质结构特点，采用填料混合超细水泥封堵储气层及射孔井段，根据地层渗透率、孔喉大小选择水泥的粒径，填料的比率和配伍性，利用水泥承流器实现带压侯凝。本发明能够有效节约封堵材料，提高封堵效果O虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。
权利要求
1.一种地下储气库老井封堵方法，其特征在于，该方法包括: S1.利用水泥承流器，采用填料混合超细水泥挤封堵已射开的气库目的层，并保留超细水泥塞；S4.利用水泥承流器，采用填料混合超细水泥挤封堵气库目的层以上的射孔井段，并保留超细水泥塞； 56.封堵目的层带压候凝； 57.分段打整体水泥塞，水泥面保留在最上层已射孔封堵井段以上至少300m。
2.如权利要求1所述的地下储气库老井封堵方法，其特征在于，如果已射开井段并未将气库目的层全部射开，则在步骤SI后还包括步骤S2:射开气库目的层顶界，并采用填料混合水泥挤封堵，且试压、测试合格。
3.如权利要求1所述的地下储气库老井封堵方法，其特征在于，步骤SI后还包括步骤S3:采用普通水泥挤封堵气库目的层以下的射孔井段，并保留水泥塞。
4.如权利要求3所述的地下储气库老井封堵方法，其特征在于，步骤S3中采用的普通水泥为常用的G级水泥；步骤S7中，是采用胶乳膨胀与硅灰防腐的低渗透水泥浆分段打整体水泥塞。
5.如权利要求1所述的地下储气库老井封堵方法，其特征在于，在步骤S4与S6之间还包括步骤S5:针对目的层以上固井质量不合格井段选择渗透率较高的泥岩与砂岩交界段，先射孔后再利用填料超细混合水泥打水泥隔板，以预防管外气窜的产生。
6.如权利要求1所述的地下储气库老井封堵方法，其特征在于，步骤S6中，利用水泥承流器实现带压候凝。
7.如权利要求1至6任一项所述的地下储气库老井封堵方法，其特征在于，所述方法还包括步骤S8:下入部分油管，以建立循环通道。
8.如权利要求7所述的地下储气库老井封堵方法，其特征在于，所述方法还包括步骤S9:整体水泥塞面至 井口灌满套管保护液。
9.如权利要求1所述的地下储气库老井封堵方法，其特征在于，所述方法是根据地层岩性渗透率、孔喉大小选择水泥的粒径、填料的比率和配伍性。
全文摘要
本发明公开了一种地下储气库老井封堵方法，该方法包括利用水泥承流器，采用填料混合超细水泥挤封堵已射开的气库目的层，并保留超细水泥塞；利用水泥承流器，采用普通水泥挤封堵气库目的层以下的射孔井段，并保留水泥塞；利用水泥承流器，采用填料混合超细水泥挤封堵气库目的层以上的射孔井段，并保留超细水泥塞；针对目的层以上固井质量不合格井段选择渗透率较高的泥岩段，射孔后打水泥隔板，以预防管外气窜的产生；封堵目的层及其它射孔井段利用水泥承流器带压候凝；打整体水泥塞，水泥面保留在已射孔封堵井段以上至少300m。本发明能够有效节约封堵材料，提高封堵效果。
文档编号E21B33/13GK103244071SQ20121002885
公开日2013年8月14日 申请日期2012年2月9日 优先权日2012年2月9日
发明者杨平阁, 付玉红, 林丽娜, 肖素梅, 张春堂, 胡燕, 何定海, 戴双宁, 马骁, 郝卓吾, 庞晓坤 申请人:中国石油天然气股份有限公司