一种隔膜泵同径套管固井工艺方法与流程

本发明涉及钻探施工，尤其涉及一种隔膜泵同径套管固井工艺方法。

背景技术：

1、大孔径钻孔可以用于煤矿的电缆孔、瓦斯抽采孔、煤矿救生孔、煤矿透风孔等应用场景。施工过程一般由导向孔施工、分级扩孔、下入生产套管固井侯凝、扫清孔内水泥及浮力板、提清孔内剩余泥浆等工艺步骤组成。

2、现有技术中的对接套管固井是利用钻杆将水泥浆送至孔底，然后利用水泥浆的重力作用上返至下部对接套管与钻孔之间的环状间隙内。但这种方法仅适用于钻孔深度较小的大口径钻孔，随着孔深增加，钻杆内的水泥浆液柱压力过大极易造成固井软接管道的爆裂。并且在进行第一次水泥浆加固(打底)的时候如果使用普通的硅酸盐水泥则需侯凝三天以上，如果在硅酸盐水泥中添加速凝剂之类的添加剂则会引起水泥在钻杆内凝固的风险。为克服上述常规同径套管固井工艺中液柱压力大、水泥加固时间长的问题，一种隔膜泵同径套管固井工艺的研究，在类似的施工过程具有很大的指导意义。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种隔膜泵同径套管固井工艺方法，解决了现有同径套管固井工艺中液柱压力大、水泥加固时间长的问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种隔膜泵同径套管固井工艺方法，包括如下步骤：

3、s1：通过巷道将与上套管同径的下套管向上输送至孔壁内与所述上套管底端对接，并对所述下套管进行第一次加固；

4、s2：安装浆液输送机构、输浆管、检测机构、废料回收箱、压力表、引流管和密封板；

5、s3：配制固凝浆液；

6、s4：利用步骤s3中的所述固凝浆液对所述下套管进行第二次加固；

7、s5：利用步骤s3中的所述固凝浆液对所述下套管进行第三次加固；

8、s6：拆除所述浆液输送机构、所述检测机构、所述废料回收箱和所述压力表，并等待所述固凝浆液凝固。

9、本发明的有益效果是：从巷道向上输送下套管，并从巷道内对下套管进行加固，改变了原有的套管固井工艺，避免了钻孔深度过大时，钻杆内的固凝浆液柱压力过大而造成的固井软接管道爆裂的风险；同时由于降低了固凝浆液的灌注深度，有利于在水泥浆液中添加速凝剂，提高了固凝浆液的凝固速度；完全加固后对于密封板及其上方的管道均不拆除，避免了出现固凝浆液在管道内凝固过快而导致装置无法拆除的现象。

10、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

11、进一步，步骤s1中，所述上套管通过提前注入水泥浆液形成上套管加固块，实现与所述孔壁的固定连接。

12、采用上述进一步方案的有益效果是：有利于将上套管与孔壁提前形成永久加固，从而方便对下套管从巷道内实施加固。

13、进一步，步骤s2中，所述浆液输送机构、所述检测机构、所述废料回收箱和所述压力表设置在所述巷道内，所述密封板为适配安装在所述巷道侧壁与所述下套管连接处的环形板状结构，所述输浆管和所述引流管竖直设置在所述下套管和所述孔壁之间，所述输浆管底端贯通所述密封板，并与所述浆液输送机构连接，所述引流管底端贯通所述密封板，并与所述检测机构连接，所述引流管顶端设置在所述上套管与所述下套管的交界处，所述压力表与所述检测机构连接，所述检测机构与所述废料回收箱连接。

14、采用上述进一步方案的有益效果是：浆液输送机构有利于将配制好的固凝浆液通过输浆管注入下套管和孔壁之间，从而实现对下套管的初步加固以及完全加固；检测机构有利于在初步加固操作过程中检测固凝浆液和前置液，判断初步加固是否完成；引流管有利于在完全加固操作过程中将下套管和孔壁之间注满固凝浆液的信息传输至巷道内的工作人员，为工作人员提供判断依据；废料回收箱有利于接收检测机构检测时的废料；压力表有利于为工作人员判断固凝浆液是否注入达标提供依据。

15、进一步，所述浆液输送机构包括：固凝浆液制造模组、隔膜泵、软高压管和第一阀闸，所述固凝浆液制造模组通过管道连接所述隔膜泵，所述隔膜泵与所述软高压管连接，所述第一阀闸设置在所述软高压管内。

16、采用上述进一步方案的有益效果是：固凝浆液制造模组有利于配制固凝浆液，隔膜泵有利于满足井下施工要求，通过气动作业避免发生井下爆炸，减少安全隐患，第一阀闸有利于控制隔膜泵泵出的流体是否能通过软高压管注入输浆管。

17、进一步，所述检测机构包括：第一检测管、第二检测管、第二阀闸和第三阀闸，所述第一检测管顶端和底端一一对应与所述引流管和所述废料回收箱连通，所述第二检测管顶端贯通所述密封板，底端与所述废料回收箱连通，所述第二阀闸和所述第三阀闸一一对应设置在所述第一检测管和所述第二检测管内，所述压力表与所述第一检测管连接。

18、采用上述进一步方案的有益效果是：第二检测管配合第三阀闸有利于在对下套管进行初步加固时提供检测；第一检测管配合第二阀闸有利于在对下套管进行完全加固时提供检测。

19、进一步，步骤s4包括：

20、s41：开启所述第一阀闸和所述第三阀闸，关闭所述第二阀闸；

21、s42：利用所述隔膜泵将前置液通过所述软高压管和所述输浆管注入所述下套管与所述孔壁之间的区域；

22、s43：待所述第三阀闸检测到所述前置液后关闭所述隔膜泵，并将所述软高压管和所述输浆管中的所述前置液排净；

23、s44：利用所述隔膜泵将所述固凝浆液通过所述软高压管和所述输浆管注入所述下套管与孔壁之间的区域；

24、s45：待所述第三阀闸检测到所述固凝浆液后关闭所述隔膜泵，并将所述软高压管和所述输浆管中的所述固凝浆液排净；

25、s46：所述固凝浆液在所述下套管与所述孔壁之间区域的底端凝固后形成下套管加固块，完成对所述下套管的第二次加固。

26、采用上述进一步方案的有益效果是：固凝浆液通过输浆管溢流至下套管与孔壁之间的区域后，会通过第二检测管被第三阀闸检测到，代表此时用于初步加固下套管的固凝浆液已经足够，便可以关闭隔膜泵，停止注入固凝浆液，待固凝浆液在密封板上凝固后便完成对下套管的初步固定。

27、进一步，步骤s5包括：

28、s51：开启所述第二阀闸和所述第一阀闸,关闭所述第三阀闸；

29、s52：利用所述隔膜泵将所述固凝浆液通过所述软高压管和所述输浆管注入所述下套管与孔壁之间的区域；

30、s53：待所述第二阀闸检测到所述固凝浆液后关闭所述第二阀闸，并观察所述压力表；

31、s54：待所述压力表的数值达到要求后关闭所述隔膜泵。

32、采用上述进一步方案的有益效果是：固凝浆液通过输浆管溢流至下套管与孔壁之间的区域后，会在下套管加固块上方上升至引流管顶端，并进入引流管，从引流管流入第一检测管，被第二阀闸检测到后表示下套管与孔壁之间的区域被固凝浆液注满。

33、进一步，所述引流管顶端侧壁上设置有多个供所述固凝浆液进入的通孔。

34、采用上述进一步方案的有益效果是：引流管顶端侧壁上设置的通孔有利于让注满下套管与孔壁之间区域的固凝浆液流入，并通过引流管进入第一检测管，被第二阀闸检测到，为工作人员提供注满信息。

35、进一步，步骤s3中，所述固凝浆液为硅酸盐水泥和速凝剂的混合物。

36、采用上述进一步方案的有益效果是：硅酸盐水泥中添加速凝剂有利于使固凝浆液的凝固速度加快，提高固井效率。