[发明专利]一种高压地下储气井用多层储气井筒体及其成型固定方法

说明书

技术领域

本发明属于高压燃料气地下储气井用多层储气井筒体及该井筒体的成型和固定方法，特别是一种含储气筒体层、水泥保护加强层及外筒体保护固定层的用于地下储气的井筒体，以及该井筒体的成型固定方法；采用本发明高压燃料气地下储气井用多层储气井筒体储存高压燃料气，可确保储气筒层外表面被水泥及外筒体均匀包覆、紧固成一体，从而可在增强储气筒体的强度的同时、有效避免储气筒体被地下水及有害性气体腐蚀，确保地下储气井长期安全、可靠运行。

背景技术

目前，在CNG(压缩天然气)供应站及城市燃气调峰站，已普遍采用地下储气井储存高压天然气。此类储气井深一般为50～200m，井筒与井壁之间的理论间隙一般不到3.0cm，加之采用地质钻探开设的基础井垂直度差、井壁凹凸不平，储气井筒又为钢性；而传统采用单筒体的储气井由于在固井过程中泥浆不可能将井筒体外表面完全包裹，加之地层的结构缺陷亦会导致灌入基础井内的水泥浆非正常失水和漏失，最终造成包裹井筒的水泥层出现空洞和缝隙。一旦包裹井筒的水泥层有缺陷，地下水将通过其空洞或/和缝隙渗透到井筒体外表面、而使井筒体外表面发生局部腐蚀。公告号为CN2281418y、名称为《高压气地下储气井》，以及公告号为CN1384308A、名称为《地下储气井井筒的固定方法》和公告号为CN1952466A、名称为《地下储气井井筒及其固定方法》的专利文献所记载的技术即属于此类单筒体的储气井井筒及此类储气井筒体的固定方法。采用上述单筒体的储气井井筒，无论采用前者从上向下灌浆、还是采用后两者改进后的由下向上灌浆，均不可能在固井过程中使水泥浆完全包裹井筒体的外表面，因而在使用过程中仍存在井筒易发生松动、腐蚀，最终造成储气井上下窜动、转动，特别是在环境温度变化大或井筒发生断裂的情况下、严重时井筒会突然冲出地面，既影响正常使用、又影响使用寿命，还将对设备及工作人员的安全造成潜在威胁等弊病。针对上述技术所存在的弊病，在公告号为CN200940768Y、名称为《双管地下天然气高压储气井》的专利文献公开了一种由内、外两层套管组成的储气井井体，其内层套管和外层套管之间由内外井固定栓连接；该储气井井体的固定方法是：首先对地钻出井眼(即钻基础井)、外层导管下入井中，随后通过外导管向外压注油井水泥浆液，油井水泥浆液沿外套管的外壁由下往上直至紊流返出地面后，清理外导管内的水泥，再下内套管，固定内外层导管即可。该技术的井体虽然采用了内、外两层套管，并通过外层套管与基础井固定；但由于外层套管与基础井之间仍采用传统方法固定、因而外层套管仍存在使用时间长后管(筒)体易腐蚀穿孔，一旦穿孔、地下水及有害气体便会渗透到内层套管和外层套管之间的腔体中、直接对内层套管(即储气井筒)造成危害；此外、内外层导管采用可拆卸固定，其密封效果亦差，雨水及地表水也易渗到两套管筒体之间的空间内、直接对内层套管造成危害；而且由于其内层套管(储气井筒)是悬空吊在外层套管的腔体中、深达100m左右的内层套管的管壁无任何物体的约束，因而在使用过程中随荷载变化内层套管的涨、缩幅度也更大，即在使用过程中内层套管所受的交变荷载对管体的影响比对传统单筒体储气井筒的影响更大、井筒体也更容易发生疲劳破坏，特别是其套管接箍部分的联接螺纹更容易失效、发生燃料气体泄漏等；该技术虽然可较传统采用单筒体的储气井的使用寿命相对较长，但仍难以达到国家标准所规定的质量及使用年限的要求；因此上述专利技术仍然存在固井效果和可靠性差、不能完全隔离地下水等对储气井筒体的腐蚀，难以达到国家标准所规定的质量及使用年限的要求，且使用过程中随载荷变化其内层套管(储气井筒体)易发生疲劳破坏，因而储气井井筒在使用过程中仍存在发生燃料气体泄漏、储气井筒体发生断裂或爆炸的安全隐患，以及使用寿命短等弊病。

发明内容

本发明的目的是针对上述背景技术存在的弊病，研究设计一种高压地下储气井用多层储气井筒体及其成型固定方法；以克服背景技术在使用过程中存在的缺陷及安全隐患，达到有效提高固井效果，确保地下储气井的储气及运行的安全性、可靠性，延长其使用寿命，有效防止储气井筒体在使用过程中被地下水腐蚀、井筒断裂或爆炸事故的发生等目的。