CN102797973B - 高压地下储气井用加固装置 - Google Patents

Abstract

该发明属于燃料气地下储气井用加固装置。包括中心带梯形(阶梯)孔的整体式压板及设于其上的锚杆孔或锚杆孔和紧固螺栓套孔，锚杆及其锚闩。本发明由于采用中心带梯形孔的整体式压板，并在锚杆下端设置锚闩的以增强其对地层的附着力，中心带梯形孔的整体式压板直接套于井口装置的连接头上、以对储气井进行轴向固定，该装置在使用中可抵御500KN以上的冲力。因而该发明具有结构简单、可靠，抗上冲力强，不会因螺栓松动或接触面锈蚀影响其固井效果，能有效防止储气井使用过程中发生窜动及井筒体断裂时飞出地面等事故的发生，可确保使用过程中安全、可靠，以及生产及使用成本低等特点。

Description

高压地下储气井用加固装置

技术领域

本发明属于燃料气地下储气井用加固装置。特别是一种既可用于新安装的高压天然气地下储气井的固定，又可用于对旧高压天然气地下储气井的轴向加固，采用该加固装置可将井筒体与地基紧固成一体，有效地防止井筒体上窜、甚至飞出地面造成安全事故。

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。但受固井质量限制及地质变化的影响、不少储气井往往达不到使用年限就报废了，甚至发生井筒上窜、飞出地面而造成安全事故。此类储气井深一般为50～200m，而井筒体与井壁之间的理论间隙一般不到3.0cm，而传统的固井方法由于采用地质钻探开设的基础井垂直度差、井壁凹凸不平，而井筒为钢性，水泥浆很难达到10m以下位置。为了提高固井效果，防止储气井筒体发生窜动及在井筒体断裂时井口装置飞出等事故的发生。在公告号为CN2883872Y、名称为《高压气地下储气井压井装置》的专利文献公开了一种包括带中心孔的压盖，以及设于压盖下部带固定头的地脚螺栓的压井装置，该压井装置由于采用地脚螺栓、并利用注入环形地坑内的水泥浆固定地脚螺栓，该压井装置由于其轴向拉力较小、仅可抵御稍大于200KN的上冲力，因而其压井效果有限；针对上述缺陷发明人在公告号为CN201635684U、名称为《一种地下储气井井筒固定装置》的专利文献中又公开了一种含卡环、拉杆座以及螺栓孔座在内的由两个半圆筒形箍体组成的抱箍及其带地锚的拉杆，抱箍用于与井筒体上口部与井口下法兰之间的连接套通过摩擦力固定。该固定装置虽然在一定程度上提高了固井的拉力和固井效果；但该固定装置由于箍体与井筒体连接套之间是通过摩擦力固定，不但结构较复杂，而且连接套表面光滑，使用时间一长、螺栓由于疲劳产生松动或抱箍与井筒体连接套接触面之间因腐蚀产生松动，其轴向固定效果即大幅度下降，仍难以防止井筒上、下窜动，拉断上部管线，而导致井筒近地面断裂时井口装置飞出等事故的发生，对设备和工作人员的安全造成潜在威胁等弊病。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的弊病，改进设计一种高压地下储气井用加固装置，在简化加固装置结构的基础上，有效提高固井效果，防止储气井井筒发生窜动及在井筒体断裂时井口装置飞出等事故的发生，确保地下储气井储气及运行的安全性、可靠性，延长其使用寿命，以及有效防止对设备和工作人员的安全造成威胁等目的。

本发明的解决方案是采用中心带梯形(阶梯)孔的整体式压板作为对储气井进行轴向固定(定位)的机构，代替背景技术中的抱箍，在压板周边开设锚杆孔用于与锚杆上端连接，在锚杆下端设置锚闩以增强其对地层的附着力；本发明即以此实现其发明目的。因此，本发明高压地下储气井用加固装置包括储气井轴向固定件及与之连接的锚杆，设于锚杆下端的锚闩，关键在于储气井轴向固定件为中心带梯形(阶梯)孔的整体式压板、在压板周边还设有一组用作与锚杆连接的锚杆孔；各锚杆上端通过锚杆孔与压板固定连接，各锚闩则与锚杆下端相互垂直固定成一体。

上述中心带梯形(阶梯)孔的整体式压板，当井口装置采用上、下法兰联接头时，当井口装置采用上、下法兰联接时，在压板上对应于上、下法兰紧固螺栓位置处还分别设有紧固螺栓套孔；以方便安装时压板穿过各紧固螺栓与上法兰的上环面及其柱面紧帖、确保井体固定的稳定性。而所述在压板周边还设有一组用作与锚杆连接的锚杆孔，锚杆孔为2-8个；与之配套的锚杆亦相应为2-8根。

本发明由于采用带梯形(阶梯)孔的整体式压板，在压板上设置锚杆孔或锚杆孔和法兰紧固螺栓套孔，直接套于井口装置连接头上作为对储气井进行轴向固定(定位)的机构；采用下端设置锚闩的锚杆以增强对地层的附着力，该加固装置可抵御500KN以上的冲力。因而具有结构简单、可靠，对储气井井筒以及井口装置顶部的轴向固定的可靠性高、抗上冲力强，不会因螺栓松动或接触面锈蚀影响其固井效果，能有效防止储气井井筒以及井口装置的顶部在使用过程中发生窜动以及在井筒体、井口装置断裂时飞出地面等事故的发生，确保了储气井在使用过程中安全、可靠，以及生产及使用成本低等特点。

附图说明

图1为本发明结构及实施例1示意图；

图2为实施例1与带堵头式井口装置的储气井联接关系及使用状态示意图；

图3为本发明实施例2井口装置采用上、下法兰作为联接头时用加固装置结构示意图；

图4为实施例2与采用上、下法兰作为井口装置联接头时的联接关系及使用状态示意图。

图中：1.压板、1-1.(紧固螺栓)套孔，2.锚杆，3.锚闩，4.井口装置联接头，5.井筒口联接头，6.井筒体，7.(上、下法兰)紧固螺栓。

具体实施方式

实施例1：本实施例以与井筒直径为Φ244.48mm(9⁵/₈″)、储气压力为25MPa、储气井深为150m的带堵头式井口装置的高压地下储气井用加固装置为例，压板1采用厚50mm、直径为Φ410mm的钢板，梯形孔中：上中心孔直径为Φ222mm、轴向高30mm，下中心孔直径为Φ270.5mm、轴向高20mm，其上间隔90°对称设置4个Φ43mm的与锚杆2连接的锚杆孔；锚杆2本实施例共设4根、直径为Φ45mm，其中2根长锚杆各长2560mm、2根短锚杆各长2510mm，每根锚杆下部各设一直径为Φ45mm的锚闩3，固定时4根锚闩两两之间可交叉焊接成一体，各锚杆上端攻M42×3的螺纹，该螺纹段穿过锚杆孔后通过螺栓与压板1紧固连接；安装时：压板1梯形孔中的上中心孔直接套于堵头式井口装置联接头4上、而下中心孔则卡于井筒口联接头4(本实施例为连接套)的上端口和柱面上；当水泥浆将锚杆2及其锚闩3大地凝固成一体后可有效将地下储气井进行轴向固定，即使长期使用亦不会因螺栓松动或接触面锈蚀影响其固井效果；本实施例可抵御500KN以上的冲力。

实施例2：本实施例以与采用上、下法兰作为井口装置联接头的高压地下储气井配套用加固装置为例，井筒直径、储气压力、储气井深与实施例1相同；压板1采用厚55mm、直径为Φ600mm的钢板，梯形孔中：上中心孔直径为Φ286mm、轴向高40mm，下中心孔直径为Φ442mm、轴向高15mm，其上间隔90°对称设置4个Φ43mm的与锚杆2连接的锚杆孔和12个Φ64mm的法兰紧固螺栓套孔；其余锚杆2、锚闩3的设置方式亦均与实施例1相同。本实施例安装时压板1梯形孔中的上中心孔和法兰紧固螺栓套孔直接套于作为井口装置联接头4的井口装置上法兰和各法兰紧固螺栓上、而下中心孔则卡于井口装置上法兰的上环面及其柱面上；本实施例亦可抵御500KN以上的冲力。

Claims (3)

1.一种高压地下储气井用加固装置，包括储气井轴向固定件及与之连接的锚杆，设于锚杆下端的锚闩，其特征在于储气井轴向固定件为中心带梯形孔的整体式压板、在压板周边还设有一组用作与锚杆连接的锚杆孔；各锚杆上端通过锚杆孔与压板固定连接，各锚闩则与锚杆下端相互垂直固定成一体。

2.按权利要求1所述高压地下储气井用加固装置，其特征在于所述中心带梯形孔的整体式压板，当井口装置采用上、下法兰联接时，在压板上对应于上、下法兰紧固螺栓位置处还分别设有紧固螺栓套孔。

3.按权利要求1所述高压地下储气井用加固装置，其特征在于所述在压板周边还设有一组用作与锚杆连接的锚杆孔，锚杆孔为2-8个；与之配套的锚杆亦相应为2-8根。