[發(fā)明專利]繞煤層固井方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010505740.2
• 申請日: 2010-10-13
• 公開（公告）號: CN101975041A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃中偉;王開龍;李根生;申瑞臣;田中蘭;史懷忠;何愛國;董建輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院;中國石油大學(xué)(北京)
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13;E21B33/14;E21B21/10
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 董惠石

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種固井方法及裝置，尤其是一種用于開采煤層氣或含有異常高/低壓層系油氣井的繞煤層固井方法及裝置。

背景技術(shù)

煤層氣(煤層甲烷CoalbedMethane，俗稱瓦斯)是在煤層中自生自儲的一種非常規(guī)天然氣，以吸附或儲集方式存在于煤層孔隙與裂縫中。它作為一種新能源，不僅熱值高，而且沒有環(huán)境污染，具有廣闊的應(yīng)用前景。我國的煤層氣資源十分豐富，預(yù)測全國有39個含煤盆地、67個聚煤單元，在埋深小于2000m的淺層范圍內(nèi)，我國煤層氣資源量約為32×10¹²m³，與常規(guī)天然氣資源相當。

煤儲層屬于低壓儲層，滲透性較差，在鉆井和完井過程中煤儲層極易受到傷害：鉆井過程中鉆井液中的自由水和固相顆粒容易滲透進煤層、堵塞煤層孔隙；固井過程中水泥漿密度相對較大，更容易引起煤層污染，降低后續(xù)煤層氣開發(fā)效率。因此，固井首先應(yīng)考慮如何減少水泥漿對煤層的傷害，其關(guān)鍵是降低液柱壓力和失水量。

具體來說，煤層氣固井主要技術(shù)難點有：

(1)煤層屬強壓力敏感低壓低滲儲層，現(xiàn)有技術(shù)固井水泥漿液柱壓力與煤層靜壓差達到3～7MPa，導(dǎo)致煤層產(chǎn)生不可逆的塑性變形而降低滲透率，對煤層的傷害大。

(2)固井時水泥漿易漏失、對煤層造成傷害。正常固井用的水泥漿密度較大(1.85g/cm³左右)，失水量大(大于1500mL/min)，因此和鉆井液相比對煤層的傷害更大。

(3)井徑不規(guī)則，頂替效率低，影響固井質(zhì)量。

在保證固井質(zhì)量的前提下，盡量控制水泥漿液柱壓力，應(yīng)該是煤層氣固井技術(shù)措施的正確選擇，目前常用的措施有：

(1)低密度水泥漿。采用加入漂珠或粉煤灰的低密度水泥漿固井，可以降低環(huán)空的液柱壓力，防止固井過程中水泥漿漏失，也可以減輕對煤層的傷害。

(2)控制水泥返高。以往煤層氣固井設(shè)計中，水泥返高設(shè)計往往要求返到地面，實際這是一種錯誤的選擇，煤層氣固井一定要控制水泥返高，這樣可在一定程度上降低水泥漿液柱壓力，達到防止固井時井漏和降低固井對煤層的傷害。煤層氣固井水泥返高返到煤層頂板以上200m左右為宜。

(3)雙級固井技術(shù)。在井深約1000m左右的煤層氣井固井中，有的井采用了雙級固井技術(shù)，分級箍位于煤層的頂部。一級水泥凝固以后，再注二級水泥。

(4)塞流頂替技術(shù)。煤層氣井套管下入淺，替漿量少，頂替時很難達到紊流頂替的排量，采用紊流頂替對設(shè)備和水泥漿性能要求也比較高。

上述技術(shù)雖然能在一定程度上降低水泥漿對煤層的污染，但目前公知的固井技術(shù)并沒有針對煤儲層低壓、低滲、易傷害、膠結(jié)性差等特點，設(shè)計適合于煤層固井的工藝技術(shù)和水泥漿體系，沒有從根本上解決水泥漿和煤層的接觸的問題，最終造成對煤層不同程度的傷害。

從美國已完成的煤層氣井固井工藝來看，其核心是“低壓固井”，即針對不同煤層特性、不同井型和鉆井方式采用高強度低密度水泥漿、分級固井、泡沫水泥漿固井等工藝技術(shù)來降低固井過程中對煤層的損害，同時采用計算機模擬技術(shù)進行施工參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，確保固井質(zhì)量，提高煤層的層間封隔能力。提出的主要技術(shù)有：①高強度低密度低失水水泥漿；②常規(guī)密度水泥控制返高；③分級注水泥。

綜上所述，采用上述任一種公知的固井技術(shù)，在固井過程水泥漿都會不可避免的污染煤層，對煤層造成傷害。

有鑒于上述公知技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明人根據(jù)多年從事本領(lǐng)域和相關(guān)領(lǐng)域的生產(chǎn)設(shè)計經(jīng)驗，研制出本發(fā)明的繞煤層固井方法和實現(xiàn)該方法的固井井下裝置，以避免固井水泥漿對煤層的傷害。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種固井方法及裝置，尤其是一種能效解決煤層氣井固井時水泥漿污染煤層的問題。

為此，本發(fā)明提出一種繞煤層固井裝置，包括：套管；至少一個固井裝置，與所述套管相連接；所述每個固井裝置具有兩個間隔設(shè)置的、能向外漲開的封隔器，漲開后的所述封隔器能阻隔水泥漿進入該兩個封隔器之間的環(huán)空；且所述固井裝置內(nèi)具有與所述套管相連通的注液通道，以及能將水泥漿輸送到所述兩封隔器外部井筒環(huán)空的流體通道；防反流單向閥，設(shè)置在所述套管的底部，能使所述套管內(nèi)的鉆井液或水泥漿進入所述井筒內(nèi)，而所述井筒內(nèi)的鉆井液或水泥漿不能反向從所述套管的底部進入所述套管內(nèi)；壓力控制單向閥，設(shè)置在所述防反流單向閥的底部，當所述套管內(nèi)鉆井液的壓力達到規(guī)定值時，所述壓力控制單向閥能與所述防反流單向閥脫開。