[发明专利]对煤层气井近井污染地带进行清洗的作业装置与方法

权利要求书

1.一种利用氮气泡沫洗井液对煤层气井近井污染地带进行清洗的方法，其特征在于该方法采用对煤层气井近井污染地带进行清洗的作业装置，该装置包括：配液罐、泵车、泡沫发生器、制氮车组、指挥车、防喷器、流体通道转换装置、旋塞阀、洗井返排管、返排液存储罐、洗井作业管柱；其特征在于：泵车分别通过管线与配液罐、泡沫发生器相连；泡沫发生器是三通结构，第一端口通过管线与泵车相连，第二端口通过管线与制氮车组相连，第三端口通过管线与注入闸阀相连；制氮车组通过管线与泡沫发生器第二端口相连，指挥车分别通过电缆与泵车和制氮车组相连，泡沫发生器第三端口与注入闸阀相连；井口装置为四通结构，第一端口位于井口装置底部，用于控制向井底输送氮气泡沫洗井液；第二端口位于井口装置顶部，与防喷器相连用于控制井底流体排出；第三端口位于井口装置右侧，用于接收注入闸阀输送来的氮气泡沫洗井液；第四端口位于井口装置左侧，用于氮气泡沫洗井液放喷；井口装置底部第一端口与煤层气井井筒和洗井作业管柱间环空相连，洗井作业管柱经过煤层气井井筒深入到煤层气气藏中，洗井作业过程中氮气泡沫洗井液通过煤层气井筒与洗井作业管柱间的环空注入；井口装置顶部第二端口安装有防喷器，防喷器顶部安装有流体通道转换装置，流体通道转换装置顶部安装有旋塞阀，旋塞阀顶部安装有洗井返排管；井口装置右侧第三端口与注入闸阀相连，用于接收氮气泡沫发生器产生的氮气泡沫洗井液；井口装置左侧安装有放喷闸阀及减喷器，用于控制氮气泡沫洗井液放喷速度；放喷闸阀及减喷器通过放喷返排管与返排液存储罐相连，收集放喷液；所述清洗的方法包括以下步骤：

S1、施工准备

S2、下洗井作业管柱至冲灰面顶部

S3、洗井液配液准备

S4、地面设备准备及流程连接

S5、地面流程试压

S6、建立洗井液循环

S7、下洗井作业管柱连续冲洗至设计深度

S8、清水脱气及起出作业管柱

S1具体方法如下：确定出需要进行近井污染地带清洗的煤层气井，井筒准备合格后，拆卸掉原井口装置，安装利用氮气泡沫洗井液进行洗井所需的井口装置；

S2具体方法如下：向煤层气井筒中下入洗井作业管柱直至洗井作业管柱不能依靠自重继续下入为止，此时洗井作业管柱对应的深度位置即为粉煤灰灰面位置；确定出粉煤灰灰面位置后上提洗井作业管柱至粉煤灰灰面以上10m位置处；

S3具体方法如下：根据煤层气井井筒内径和粉煤灰灰面埋深计算出煤层气井筒容积，按照煤层气井筒容积的5-10倍体积准备质量合格的清水，对于清水质量要求参见《地下水质量标准 GB/T 14848-93》中Ⅰ类水要求；将准备好的质量合格清水注入到内壁清洁的配液罐中，然后向配液罐中加入清水质量的1%-2%的氯化钾固体，并充分搅拌使得氯化钾全部溶解在清水中，配液罐底部无固体的氯化钾沉积，然后依次加入质量为清水质量0.5%的起泡剂、质量为清水质量2%的稳泡剂，不能进行搅拌，静置6小时以上，然后对混合物水溶液质量进行检测，检测合格后洗井液制备完成，留待后期洗井作业使用；

S4具体方法如下：根据利用氮气泡沫洗井液冲洗煤层气井中粉煤灰施工作业要求，需要准备的地面设备包括：配液罐、泵车、泡沫发生器、制氮车组、指挥车、管线、电缆、注入闸阀、井口装置、放喷闸阀及减喷器、防喷器、流体通道转换装置、旋塞阀、洗井返排管、返排液存储罐和放喷返排管；将上述设备按照下述顺序进行连接：泡沫发生器是一个三通结构，第一端口通过管线与泵车相连用于接收泵车泵送过来的洗井液，第二端口通过管线与制氮车组相连用于接收制氮车组泵送过来的氮气，第三端口通过管线与注入闸阀相连用于控制氮气泡沫洗井液进入井口装置；井口装置四通结构，第一端口位于井口装置底部，与煤层气井井筒和洗井作业管柱间环空相连，用于控制向井底输送氮气泡沫洗井液；第二端口位于井口装置顶部，安装有防喷器，防喷器顶部安装有流体通道转换装置；流体通道转换装置顶部安装有旋塞阀，旋塞阀顶部安装有洗井返排管，洗井返排管与返排液存储罐相连；指挥车通过电缆与泵车和制氮车组相连，用于控制氮气泡沫洗井施工作业参数；第三端口位于井口装置右侧，用于接收注入闸阀输送来的氮气泡沫洗井液；第四端口位于井口装置左侧，安装有放喷闸阀及减喷器用于氮气泡沫洗井液放喷，放喷闸阀及减喷器通过放喷返排管与返排液存储罐相连；完成地面流程连接；

S5具体方法如下：关闭注入闸阀，限制试压流体流入煤层气井井筒内，启动泵车进行加压，至地面流程各个部件的最小额定工作压力，保压5分钟，不刺漏，试压合格；

S6具体方法如下：开启注入闸阀，用泵车将配置好的洗井液和氮气注入泡沫发生器，形成氮气泡沫洗井液；通过洗井作业管柱和煤层气井筒间的环空将氮气泡沫洗井液注入，从洗井作业管柱内返出；持续注入氮气泡沫洗井液至洗井作业管柱返排管口稳定出液2-3分钟；通过调整氮气与洗井液注入的比例将生成的氮气泡沫洗井液密度控制在低于地层压力梯度5%-10%；

S7具体方法如下：下洗井作业管柱前在管柱接头上安装旋塞阀，用于控制管柱内氮气泡沫洗井液流出；持续注入氮气泡沫洗井液，缓慢匀速下入洗井作业管柱，随时观察井架悬重表，以确定洗井作业管柱底面是否与灰面接触；如果悬重降低5-10kN、泵车压力增加1-2MPa和井口出液量降低，停止下入洗井作业管柱，持续注入氮气泡沫洗井液，向上匀速起洗井作业管柱5-10m；继续循环注入氮气泡沫洗井液，逐渐降低氮气泡沫洗井液密度至60%-80%的初始氮气泡沫洗井液密度以形成负压，最大可能实现负压解堵；然后再逐渐增加氮气泡沫洗井液密度至初始氮气泡沫洗井液密度，提高携岩能力；注入氮气泡沫洗井液体积至2-3倍煤层气井筒容积且泵车压力和井口出液恢复正常，缓慢匀速下入洗井作业管柱；当接洗井作业管柱单根时需要关闭旋塞阀，完成后打开旋塞阀；重复上述过程，直至洗井作业管柱下到设计深度；每5分钟收集一次返排液，静置30分钟，分析固体沉积物形状、颜色、含量、成分，直至进出口液体质量满足设计要求，粉煤灰冲洗作业结束；

S8具体方法如下：煤层气井近井污染地带冲洗作业结束后，停止注入氮气泡沫洗井液，然后通过洗井作业管柱与煤层气井筒环空向井筒内注入体积为1.5-2倍煤层气井筒容积的清水，将煤层气井筒内泡沫洗井液完全驱替至地面，关闭泵车；起出洗井作业管柱，起出速度不大于15根/小时，直至洗井作业管柱全部起出；拆卸地面流程。