CN102477850A - 煤层瓦斯抽采井固井方法和固井系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种煤层瓦斯抽采井固井方法和固井系统，其中，方法包括：在抽采井中下置筛管，并在所述筛管的上方设置工作套管；所述筛管的外壁与工作套管的外管的内壁之间联接一压盘止水器；工作套管的内管中且位于所述筛管的上部联接有一高压止浆器和一逆止阀，所述高压止浆器和逆止阀之间的设置有通孔；由内管的管口注入水泥浆，水泥浆流经逆止阀，通过通孔进入间隙；所述水泥浆由所述间隙向上流向地面后，向所述内管中压入胶塞，并向所述胶塞的上部压清洗水，进行保压直至所述水泥浆凝固。本发明的抽采井固井方法和固井系统，解决了现有的抽采井固井方法效率和质量均很低的问题，提高了瓦斯抽采井固井的效率和质量，加强了止水效果。
Description
技术领域
本发明涉及钻探技术，特别涉及一种煤层瓦斯抽采井固井方法和固井系统。
背景技术
在煤矿领域的瓦斯抽采施工中，对高含气量低渗透率的煤层，通常是从地面施工采动卸压瓦斯抽采井进行开发抽采。在抽采井的形成过程中，包括钻井和套管固井的步骤，固井即利用水泥浆等将钻井套管外环进行封闭和凝固。现有技术中的抽采井固井方法，一般是首先在新生界松散层和基岩段的对应段下套管，并用水泥固井进行封闭止水；然后，再接着施工瓦斯抽采目的层段，用于下置筛管。
但是，上述的抽采井固井方法存在如下的技术缺陷：一方面，先上部套管凝固后接着施工下部钻孔并放置筛管，使得工序繁琐且效率低；另一方面，该方法使得用于放置筛管的孔径必然小于预先凝固好的工作套管的管径，在实际使用中因下置筛管管径小，而且筛管的外壁与其周边孔壁之间的间隙较小，钻井出气量小，钻井质量不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤层瓦斯抽采井固井方法和固井系统，解决现有抽采井固井方法效率和质量均很低的问题，提高抽采井固井的效率和质量。
本发明提供一种煤层瓦斯抽采井固井方法，包括：
步骤11、在抽采井中下置筛管，并在所述筛管的上方设置工作套管；所述工作套管包括内管和外管，所述内管与外管之间存在间隙；
所述筛管的管径与所述内管管径相同，且所述筛管的上端与所述外管的下端具有一重叠部；与所述重叠部相应的所述筛管的外壁与所述外管的内壁之间联接一压盘止水器；所述内管中且位于所述筛管的上部联接有一高压止浆器和一逆止阀，所述逆止阀位于所述高压止浆器的上方；所述高压止浆器和逆止阀之间的内管管壁上设置有与所述间隙相通的通孔；
步骤12、由所述内管的管口注入水泥浆，所述水泥浆流经所述逆止阀，通过所述内管管壁上的通孔进入所述内管与外管之间的间隙；
步骤13、所述水泥浆由所述间隙向上流向地面后，向所述内管中压入胶塞，并向所述胶塞的上部压清洗水，直至所述胶塞到达所述逆止阀处，然后进行保压直至所述水泥浆凝固。
本发明提供一种煤层瓦斯抽采井固井系统，包括筛管和工作套管，所述工作套管位于所述筛管的上方；所述工作套管包括内管和外管，所述内管与外管之间存在间隙；
所述筛管的管径与所述内管管径相同，且所述筛管的上端与所述外管的下端具有一重叠部；与所述重叠部相应的所述筛管的外壁与所述外管的内壁之间联接一压盘止水器；
所述内管中且位于所述筛管的上部联接有一高压止浆器和一逆止阀，所述逆止阀位于所述高压止浆器的上方，且在所述高压止浆器和逆止阀之间的内管管壁上设置有与所述间隙相通的通孔。
本发明的煤层瓦斯抽采井固井方法和固井系统，通过设置压盘止水器和高压止浆器等进行止浆和止水，使得筛管可以与工作套管一同放入抽采孔，且保证了水泥浆不会流入下部筛管，解决了现有的抽采井固井方法效率和质量均很低的问题，提高了抽采井固井的效率和质量，加强了止水效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明煤层瓦斯抽采井固井方法实施例的流程示意图；
图2为本发明煤层瓦斯抽采井固井方法实施例的工程原理示意图。
附图标记说明：
11-筛管； 12-内管； 13-外管；
14-间隙； 15-压盘止水器；16-高压止浆器；
17-逆止阀； 18-通孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明煤层瓦斯抽采井固井方法实施例的流程示意图，图2为本发明煤层瓦斯抽采井固井方法实施例的工程原理示意图。该方法可以适用于在煤矿地面瓦斯抽采钻井施工中，对卸压瓦斯抽采井进行固井。如图1和图2所示，本实施例的固井方法可以包括以下步骤：
步骤101、在抽采井中设置筛管和工作套管；
具体的，在抽采井中下置筛管11，并在筛管11的上方设置工作套管。该工作套管包括内管12和外管13，内管12与外管13之间存在间隙14。
所述筛管11的管径与内管12的管径相同，并且，筛管11的上端与外管13的下端具有一重叠部，在与该重叠部相应的筛管11的外壁与外管13的内壁之间，联接有一压盘止水器15。该压盘止水器15可以有效防止后续注入的水泥浆由工作套管内流入筛管11，保证阻隔工作套管中与筛管11的水力联系，确保工作套管外环全封闭。
通过一次钻孔，首先下置筛管，再放置工作套管，筛管和工作套管一同放入抽采孔，不仅相对于现有技术大大提高了工作效率，而且，一次钻孔放入筛管，且筛管的管径与内管的管径相同，相对于现有技术增大了筛管的管径，也增大了用于放置筛管的抽采孔的孔径，筛管和抽采孔之间的间隙增大，因基岩段使用内、外双层套管并用水泥浆固成整体，可以使得基岩段套管的抗采动破坏性增强，增大了钻井出气时间及总出气量，提高了钻井质量。
本实施例中，内管12中且位于筛管11的上部联接有一高压止浆器16和一逆止阀17，逆止阀17位于高压止浆器16的上方。在高压止浆器16和逆止阀17之间的内管12的管壁上，设置有与间隙14相通的通孔18，用于使得水泥浆可以由该通孔18从内管12流向外管13。考虑到通孔18以下的外环间隙无法用水泥浆封闭，并且通孔18的孔眼大影响工作管强度，本实施例中，将该通孔18尽量打在工作管的下部，例如可以设置在高压止浆器16的上方0.5m处，以实现较大程度的水泥浆固封；并且可以设置8个直径为2cm的通孔18，可以满足水泥浆的流量需求。
通过设置高压止浆器16，可以有效防止后续由内管12中注入的水泥浆流入下部的筛管11。此外，逆止阀17的设置可以起到下套管时减轻套管重量，固井时起到保压的作用。
步骤102、向内管中注入水泥浆；
具体的，向内管中注入水泥浆，正常压浆期间的压浆压力可以达5～7Mpa。水泥浆在进入内管12后，向下流经逆止阀17。由于高压止浆器16的阻挡，水泥浆只能从高压止浆器16上方的通孔18进入内管12与外管13之间的间隙14中。又由于在间隙14中，下部由压盘止水器15进行封闭，水泥浆不能向下流，因此，随着注入量的增加，水泥浆会逐渐朝地面方向向上流动。
步骤103、待水泥浆由间隙向上流向地面后，向内管中压入胶塞和清洗水，进行保压待凝。
具体的，待水泥浆由间隙向上流向地面后，表明此时的间隙14中已经充满水泥浆，此时，停止向内管12中注入水泥浆。开始向内管12中压入胶塞，并向胶塞的上部压清洗水，直至胶塞到达逆止阀17处。当胶塞遇到逆止阀17时，地面用于压胶塞和清洗水的泵压可以达10Mpa。然后进行保压直至水泥浆凝固，即实现抽采井的固井。
本实施例的煤层瓦斯抽采井固井方法，通过设置压盘止水器和高压止浆器等进行止浆和止水，使得筛管可以与工作套管一同放入抽采孔，且保证了水泥浆不会流入下部筛管，解决了现有的抽采井固井方法效率和质量均很低的问题，提高了抽采井固井的效率和质量，加强了止水效果。
本发明还提供了一种煤层瓦斯抽采井固井系统，该系统可以用于实现本发明任意实施例所述的抽采井固井方法。该系统的具体结构可以参见图2所示。
其中，本实施例的煤层瓦斯抽采井固井系统可以包括筛管11和工作套管，所述工作套管位于所述筛管11的上方；所述工作套管包括内管12和外管13，所述内管12与外管13之间存在间隙14。
所述筛管11的管径与所述内管12的管径相同，且所述筛管11的上端与所述外管13的下端具有一重叠部；与所述重叠部相应的所述筛管11的外壁与所述外管13的内壁之间联接一压盘止水器15。
所述内管12中且位于所述筛管11的上部联接有一高压止浆器16和一逆止阀17，所述逆止阀17位于所述高压止浆器16的上方，且在所述高压止浆器16和逆止阀17之间的内管12的管壁上设置有与所述间隙14相通的通孔18。其中，所述通孔18可以位于所述高压止浆器16的上方0.5m处。所述通孔18的直径为2cm。所述通孔18的数量为8个
本实施例的煤层瓦斯抽采井固井系统，通过设置压盘止水器和高压止浆器等进行止浆和止水，使得筛管可以与工作套管一同放入抽采孔，且保证了水泥浆不会流入下部筛管，解决了现有的抽采井固井方法效率和质量均很低的问题，提高了抽采井固井的效率和质量，加强了止水效果。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种煤层瓦斯抽采井固井方法，其特征在于，包括：
步骤11、在抽采井中下置筛管，并在所述筛管的上方设置工作套管；所述工作套管包括内管和外管，所述内管与外管之间存在间隙；
所述筛管的管径与所述内管管径相同，且所述筛管的上端与所述外管的下端具有一重叠部；与所述重叠部相应的所述筛管的外壁与所述外管的内壁之间联接一压盘止水器；所述内管中且位于所述筛管的上部联接有一高压止浆器和一逆止阀，所述逆止阀位于所述高压止浆器的上方；所述高压止浆器和逆止阀之间的内管管壁上设置有与所述间隙相通的通孔；
步骤12、由所述内管的管口注入水泥浆，所述水泥浆流经所述逆止阀，通过所述内管管壁上的通孔进入所述内管与外管之间的间隙；
步骤13、所述水泥浆由所述间隙向上流向地面后，向所述内管中压入胶塞，并向所述胶塞的上部压清洗水，直至所述胶塞到达所述逆止阀处，然后进行保压直至所述水泥浆凝固。
2.根据权利要求1所述的煤层瓦斯抽采井固井方法，其特征在于，所述通孔位于所述高压止浆器的上方0.5m处。
3.根据权利要求1所述的煤层瓦斯抽采井固井方法，其特征在于，所述通孔的直径为2cm。
4.根据权利要求1所述的煤层瓦斯抽采井固井方法，其特征在于，所述通孔的数量为8个。
5.一种煤层瓦斯抽采井固井系统，其特征在于，包括筛管和工作套管，所述工作套管位于所述筛管的上方；所述工作套管包括内管和外管，所述内管与外管之间存在间隙；
所述筛管的管径与所述内管管径相同，且所述筛管的上端与所述外管的下端具有一重叠部；与所述重叠部相应的所述筛管的外壁与所述外管的内壁之间联接一压盘止水器；
所述内管中且位于所述筛管的上部联接有一高压止浆器和一逆止阀，所述逆止阀位于所述高压止浆器的上方，且在所述高压止浆器和逆止阀之间的内管管壁上设置有与所述间隙相通的通孔。
6.根据权利要求5所述的煤层瓦斯抽采井固井系统，其特征在于，所述通孔位于所述高压止浆器的上方0.5m处。
7.根据权利要求5所述的煤层瓦斯抽采井固井系统，其特征在于，所述通孔的直径为2cm。
8.根据权利要求5所述的煤层瓦斯抽采井固井系统，其特征在于，所述通孔的数量为8个。
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