[发明专利]地下储气井固井后期对井筒上部加压补灌的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于高压储气井固井方法及其装置，特别是在利用水泥浆对高压地下储气井进行固井施工后期，对储气井井筒上部进行加压补灌、促使水泥浆更多渗入土层及避免水泥浆在表层导管与储气井井筒体之间的凝固过程中出现缩松、空洞及混浆，以提高固井质量的方法及补灌用装置。

背景技术

目前，在CNG加气站和城镇热气调峰站、储配站中，已广泛采用高压地下储气井。此类地下储气井在固井时，主要采用正循环或者坐井等固井方法，储气井在地表下0～30m深度的水泥环凝固后因收缩等易出现空洞、混浆等缺陷。在不进行补灌的前提下当灌注的水泥浆溢出地表至凝固，储气井四周的水泥环面一般将收缩至地表以下5m左右，且上部水泥环内出现大量的空洞、环体密度低；针对此类弊病，在固井完成后，传统的方法是采用人工在常压下补灌或者插管补灌给以弥补。由于水泥浆是非牛顿体，在常压下进行补灌、因其流动性太差，仍难以克服在水泥环中出现的空洞、混浆、渗水等缺陷；采用上述传统方法补灌，不但补灌的效率低、而且井筒体上部固井的合格率仅20％左右。因而对高压储气井固井后期采用上述常规补灌方法存在补灌的效率差，补灌后水泥环的密度及与井筒体的结合强度低、固井质量差，使用过程中易因渗水造成井筒腐蚀，储气井的井筒亦会因频繁位移产生摩擦磨损，加之腐蚀对井筒的影响、进而造成储气井井筒因壁厚变薄断裂而发生安全事故等弊病。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术所存在的缺陷，研究设计一种地下储气井固井后期对井筒上部加压补灌的方法及其装置。在地下储气井固井后期对井筒上部加压补灌，以弥补水泥浆凝固时的缩水和流失而出现空洞、混浆等缺陷；达到增强水泥浆凝固后本身的密实度及水泥浆与井筒体的结合强度，阻隔地表水对储气井井筒的腐蚀，有效提高储气井的固井质量和地表土对储气井的固定强度等目的。

本发明的解决方案是首先在储气井上部的表层导管上开设一用于加压灌注水泥浆的法兰孔、并通过其上的法兰与加压补灌装置连接，在常规固井施工完成、即当灌入的固井水泥浆升至地表后至初凝前即开启(水泥浆)压力泵，将调配好的水泥浆一次或者多次加压灌(注)入表层导管与储气井井筒体之间的环形腔内，至灌入的水泥浆凝固后、拆除加压补灌装置。因此，本发明加压补灌方法包括：首先在常规储气井上部的表层导管上开设一个用于水泥浆加压灌注的带法兰的灌注孔，待地下储气井常规固井施工至灌入的固井水泥浆升至(溢出)地表后、或至灌入的固井水泥浆初凝前，通过法兰与水泥浆加压补灌装置中的水泥浆灌注管端的法兰头连接；然后开启加压补灌装置中的(水泥浆)压力泵、在0.5-2.0MPa的压力下，将按常规配比调配好的水泥浆灌(注)入表层导管与储气井井筒体之间的环形腔内、至灌入的水泥浆凝固后、拆除加压补灌装置。

所述将调配好的水泥浆灌入表层导管与储气井井筒体之间的环形腔内，灌注方式采用一次或者多次加压灌入，在采用多次加压灌注时、当常规固井施工至灌入的固井水泥浆升至地表后即开启压力泵加压补灌至压力达到0.5-2.0MPa后，关闭阀门并稳压15-120分钟，然后再开启压力泵和球阀继续灌注至压力达到0.5-2.0MPa后、稳压15-120分钟，如此循环补灌至达到要求止。

上述加压补灌方法所用装置包括配浆罐(池)，水泥浆灌注机构，关键在于水泥浆灌注机构为含(水)泥浆压力泵，稳压用阀门、带法兰头的水泥浆灌注管及水泥浆进管在内的水泥浆加压灌注装置；泥浆压力泵的进、出口分别与水泥浆进管及水泥浆灌注管紧固连接，稳压用阀门串接于法兰头与泥浆压力泵出口之间的水泥浆灌注管中，使用安装时法兰头与井体表层导管上的法兰孔紧固连接、水泥浆进管则插于配浆罐内。

本发明由于在常规固井施工完成、即当灌入的固井水泥浆升至地表后至初凝前即开启压力泵，将调配好的补灌用水泥浆经一次或者多次加压灌(注)入表层导管与储气井井筒体之间的环形腔内，至灌入的水泥浆凝固，采用本发明方法和装置可将固井质量的合格率提高到80％以上。因而具有可大幅度增强水泥浆凝固后本身的密实度及水泥浆与井筒体的结合强度和固井的合格率，阻隔了地表水对储气井井筒的腐蚀，有效提高了储气井的固井质量和地表土对储气井的固定强度、以及补灌的效率等特点。

附图说明

图1为本发明加压补灌装置结构及加压补灌示意图。

图中：1.法兰头，2.阀门，3.水泥浆灌注管；4.(水)泥浆压力泵，5.水泥浆进管，6.配浆罐(池)。

具体实施方式