CN103982154A - 一种钻井套管回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻井技术领域，尤其涉及一种钻井套管回收方法。包括以下步骤：S1、向钻井内加注预定量的胶凝材料，在钻井中形成固定的隔离层；S2、在隔离层上方分离钻井套管；S3、对钻井井口进行密封；S4、向钻井内输送制冷液体，所述制冷液体吸热汽化转变为气体后从出气管道排出，钻井套管强制冷缩并与固井水泥环分离；S5、拆除钻井井口处的密封；S6、提出钻井套管。该方法实现了钻井套管的有效回收。

Description

一种钻井套管回收方法

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，尤其涉及一种钻井套管回收方法。 

背景技术

煤炭地下气化就是将处于地下的煤直接进行有控制的燃烧，通过煤的热作用及化学作用而产生可燃气体的过程。该过程集建井、采煤、地面气化三大工艺为一体，变传统采煤为化学采煤，省去了庞大的煤炭开采、运输、洗选、气化等工艺的设备，因而具有安全性好、投资少、效益高、污染少等优点。 

煤炭地下气化的实现过程是通过在地面上开凿若干口不同功能的钻井至气化的目标煤层后，进行煤层点火、疏排水等一系列操作，实现煤层的贯通及正常的气化生产。垂直井在实际过程中应用最多。煤炭地下气化产品的成本构成中，钻井费用占有很高的比重，而钻井套管费用又在钻井费用中占有很大的比例。然而在目前煤炭地下气化的实际工作中，钻井在完成使命后，一般处于环保观测、废弃或封堵等状态，而很少进行钻井套管的回收和再利用。制约钻井套管回收和再利用的根本问题是目前尚没有一套行之有效的方法和技术措施能够解决煤炭地下气化钻井套管的回收问题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻井套管回收方法，该方法解决了煤炭地下气化钻井套管回收过程中的相关技术问题，实现了钻井套管的有效回收。 

为达此目的，本发明采用以下技术方案： 

一种钻井套管回收方法，包括以下步骤： 

S1、向钻井内加注预定量的胶凝材料，在钻井中形成固定的隔离层； 

S2、在隔离层上方分离钻井套管； 

S3、对钻井井口进行密封； 

S4、向钻井内输送制冷液体，所述制冷液体吸热汽化转变为气体后从出气管道排出，钻井套管强制冷缩并与固井水泥环分离； 

S5、拆除钻井井口处的密封； 

S6、提出钻井套管。 

作为优选，在步骤S1中，煤层顶板上部没有含水层，所述隔离层的设置位置高于煤层顶板的位置， 

或者，煤层顶板上部有含水层，所述隔离层的设置位置高于煤层顶板含水层上部边界的位置。 

作为优选，在步骤S2之后，还具有以下步骤： 

S21、往钻井套管切断位置处及隔离层上端处填充保温隔热材料。 

作为优选，在步骤S21之后，还具有以下步骤： 

S22、对钻井井口周围的地面进行硬化，并在钻井井口处安装支撑装置。 

作为优选，在步骤S6之后，还具有以下步骤： 

S7、对钻井进行封孔操作。 

作为优选，在步骤S4中，向钻井内输送的制冷液体为液氮或液二氧化碳。 

作为优选，在步骤S2中，在隔离层上方0.5m-1.5m位置处切割钻井套管。 

作为优选，在步骤S3中，向钻井套管内下放制冷液体输送管道至保温隔热材料上部0.5m-1.0m处。 

作为优选，在步骤S21中，填充的保温隔热材料高度不低于钻井套管切断位置以上2m。 

作为优选，在步骤S5中，还拆除钻井井口处的出气管道。 

本发明的有益效果为： 

在本发明提供的钻井套管回收方法中，由于在钻井中设置有固定的隔离层，隔离层更好的实现了钻井上下部隔离，避免了钻井上部与钻井下部的联通，能够避免在钻井套管回收过程中及回收后，出现与钻井底部原气化炉联通的现象；也避免了将煤层上部含水层中的液态水导通至钻井底部的现象；通过制冷液体输送管道向钻井内输送制冷液体，制冷液体吸热汽化转变为气体后从出气管道排出，钻井套管强制冷缩并与固井水泥环有效分离，该方法中，钻井套管强制冷缩作用更好的产生效果，可以使钻井套管与固井水泥环实现分离，之后使用钻机和支撑装置将钻井套管提出，并逐根回收，解决了煤炭地下气化钻井套管不便于回收的相关技术问题，实现了钻井套管的有效回收。 

附图说明

图1是本发明提供的钻井的结构示意图。 

其中： 

1、隔离层；2、钻井套管；3、保温隔热材料；4、制冷液体输送管道；5、地面；6、支撑装置；7、密封装置；8、出气管道。 

具体实施方式

图1是本发明提供的钻井的结构示意图，下面结合附图1并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。 

本发明公开的钻井套管回收方法，包括以下步骤： 

S1、向钻井内加注预定量的胶凝材料，在钻井中形成固定的隔离层1。 

具体的，首先应根据钻井所处位置的水文地质条件，确定在钻井套管2中设置隔离层1的位置。钻井套管2用于支撑钻井井壁的钢管，以保证钻井过程进行和完井后整个钻井的正常运行。作为优选方案，一般钻井套管2中设置隔 离层1的位置应不低于煤层顶板的位置，如煤层顶板上部有含水层，则隔离层1的设置位置应不低于煤层顶板含水层上部边界的位置。隔离层1在钻井套管2中起到固井的效果，并且一般处于钻井的底部。 

作为优选方案，所述胶凝材料选用水泥。当然，所述胶凝材料并不局限于水泥，还可以为其它材料。 

所确定的隔离层1位置，应能够避免在钻井套管2回收过程中及回收后，出现与钻井底部原气化炉联通的现象，也应避免将煤层顶板含水层中的液态水导通至钻井底部原气化炉的情况出现。 

在钻井套管2中设置隔离层1，优选为使用钻机与钻杆，向钻井内加注定量的水泥实现。钻机与钻杆的类型和尺寸需根据钻井井口直径确定。加注的水泥量需提前进行计算，为钻井截面面积与固井高度的乘积；井底固井水泥使用G级油井水泥；在钻井套管2中设置隔离层1这一步骤可以在气化炉燃空区充填后进行，亦可在未充填时进行。气化炉燃空区未充填时，在钻井套管2中设置隔离层1需根据钻井直径制作底部堵头或人工硬底。 

在钻井套管2中设置完隔离层1后，应使用钻杆或其他测量设备，准确测量钻井套管2内最终隔离层1位置及井内水位情况。若钻井内存留积水，应使用水泵等设备将积水清除。 

S2、在隔离层1上方分离钻井套管。 

具体的，使用钻井套管切割器在预设位置处切割钻井套管2，直至钻井套管2在切割处分离。套管进行切割，实现在切割位置处的上下套管分离。作为优选，钻井套管2的切割位置应位于钻井套管2中设置的隔离层1位置以上0.5-1.5m。当然，作为进一步的优选方案，钻井套管2切割效果应实现在切割位置处的上下套管分离，钻井套管外围原固井水泥环也应分离，形成环空结构，钻井套管 切割器的型号应根据钻井套管2直径确定。如钻井套管切割器不能满足钻井套管2切割的需要，则可以配合采取钻井射孔、定向爆破等方式实现钻井上下套管分离。 

于本实施例中，优先使用钻井套管切割器、射孔及定向爆破等方式对钻井套管进行切割。 

S3、对钻井井口进行密封。 

具体的，向钻井套管2内放入制冷液体输送管道4，之后对钻井井口进行密封，并连接出气管道8。 

优选吊车或钻机设备，向钻井套管2内下放制冷液体输送管道4，制冷液体输送管道4材质优选为304或316不锈钢材质，制冷液体输送管道4管径应根据钻井直径选择适宜管径，一般应不小于钻井直径的五分之一。 

制冷液体输送管道4下放完毕后，需进行钻井井口密封，并在井口附近连接出气管道8。 

作为优选方案，采用动密封或固定焊接等形式对钻井井口进行密封。当然，并不局限于此上述方式。 

井口处设置的出气管道8是供制冷液体输送管道4中通入的制冷液体吸热汽化转变为气体后排放使用。出气管道8应安装必要的控制阀门及监测出气温度及孔内压力的仪表。 

S4、向钻井内输送制冷液体，所述制冷液体吸热汽化转变为气体后从出气管道8排出，钻井套管2强制冷缩并与固井水泥环分离。 

在此步骤中，作为优选方案，通过制冷液体输送管道4向钻井内输送的制冷液体为液氮或液二氧化碳。液氮为液态的氮气，温度极低，汽化时能大量吸热；同理，液二氧化碳为液态二氧化碳，汽化时能大量吸热。当然，所述制冷 液体并不局限于此，在满足条件的情况下，并不排除选用其他具有良好安全性和汽化吸热效果的低温制冷液体。 

在此过程中应实现注气点的可控，使钻井套管2发生均匀的强制冷缩，实现钻井套管2与固井水泥环的有效分离。并观察井口支撑装置6电动液压千斤顶的变化情况，尝试钻井套管2上下移动的可能性，判断钻井套管2与水泥环的分离效果，待钻井套管与固井水泥环完整或部分分离后，停止注入如液氮或液二氧化碳等制冷液体。 

本申请所涉及的重要操作步骤在于使钻井套管2发生均匀的和连续的强制冷缩，最终实现钻井套管2与水泥环的有效分离。操作过程应缓慢进行，需密切注意井口液压千斤顶的变化情况并及时作出参数调整，确保分离过程安全进行。 

由于本申请所涉及的钻井套管2回收工艺中包括有低温液体，且低温液体汽化时会吸收大量的热。在实际操作中，操作人员应做好技能培训和劳动防护，并且需对位于钻井井口外部的用于输配低温液体的管道进行保温处理。 

S5、拆除钻井井口处的密封。 

具体的，将钻井进行卸压处理。卸压完毕后，拆除钻井井口处的密封装置7，并提出制冷液体输送管道4。 

在此步骤中，作为优选方案，在拆除钻井井口处的密封装置7，并提出制冷液体输送管道4后，还拆除钻井井口处的出气管道8。 

S6、将钻井套管2提出。 

优选的，使用钻机和支撑装置6提升钻井套管，逐根进行回收。逐根回收套管需采取气割技术对套管进行切割，并应做好钻井套管2吊装及余下套管的井口支撑与固定工作。 

于本实施例中，作为优选方案，在步骤S2之后，还具有以下步骤： 

S21、往钻井套管2切断位置处及隔离层1上端处填充保温隔热材料3。 

具体的，为防止后续操作对钻井套管内设置的隔离层1所取得效果带来不良影响，需在钻井套管切断位置处及钻井井底固井上端处填充保温隔热材料3，以起到不向钻井下端传递冷量的目的，可以使钻井套管与固井水泥环实现更好的分离效果，并保护了下部钻井结构的完整性。 

此时，作为优选方案，向钻井套管2内下放制冷液体输送管道4至保温隔热材料3上部0.5m-1.0m处。 

作为优选方式，保温隔热材料3种类选择珠光砂。优先使用钻杆或在钻井井口倾倒的方式往钻井内填充保温隔热材料3，填充的保温隔热材料3高度不低于钻井套管切断位置以上2m。 

于本实施例中，作为进一步的优选方案，在步骤S21之后，还具有以下步骤： 

S22、对钻井井口周围的地面5进行硬化，并在钻井井口处安装支撑装置6。 

具体的，在钻井套管回收过程中，如果钻井套管周围的地面5硬度不够，还需对钻井套管周围的地面5进行硬化处理并安装钻井套管周围地面5处的支撑装置6。地面硬化需采用钢筋混凝土材料，硬化面积应不小于配套钻机在钻井井口安装所需的面积，钢筋混凝土强度不应低于C15，且满足钻井套管2回收过程中不发生地面塌陷的要求。钻井套管2需使用配套重量的液压千斤顶进行支撑。液压千斤顶的选型需按照钻井套管2整体重量的1.2-1.5倍选型，并以电动液压千斤顶为宜，且液压千斤顶应具有压力监测和显示装置。钻井套管2井口部分为满足液压千斤顶的安装使用要求需进行必要的改造。 

于本实施例中，作为进一步的优选方案，在步骤S6之后，还具有以下步骤： 

S7、对钻井进行封孔操作。 

具体的，在钻井套管2回收后，需对钻井底部进行探测，以再次确认钻井底部的隔离层固井效果，并监测含水层情况。在确保钻井底部固井效果良好及含水层无异常的情况下，可以对钻井进行封孔操作。封孔材料采用水泥或黄泥，其中水泥可以使用普通水泥或G级油井水泥。 

本方案中所涉及的钻机为在地质勘探或钻井过程中，带动钻具向地下钻进，获取实物地质资料的机械设备，主要作用是带动钻具破碎孔底岩石，下入或提出在孔内的钻具。钻机类型需根据钻井的类型和钻井尺寸确定，一般选用HXY-5A,SPS2000等型号的钻机。 

本方案中所涉及的可回收的钻井套管，一般为无缝钢管、石油套管等可实现强制冷缩材质的套管；可回收的钻井套管直径一般不小于50mm。 

本方案中所涉及的钻孔套管回收工艺可以实现钻井套管的有效回收。 

本申请所提供的钻井套管回收工艺不仅可以应用在煤炭地下气化领域中，也可以根据需要应用在其他领域的钻井套管回收中，如石油开采钻井，输水井等。 

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种钻井套管回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、向钻井内加注预定量的胶凝材料，在钻井中形成固定的隔离层；

S2、在隔离层上方分离钻井套管；

S3、对钻井井口进行密封；

S4、向钻井内输送制冷液体，所述制冷液体吸热汽化转变为气体后从出气管道排出，钻井套管强制冷缩并与固井水泥环分离；

S5、拆除钻井井口处的密封；

S6、提出钻井套管。

2.根据权利要求1所述的钻井套管回收方法，其特征在于，在步骤S1中，煤层顶板上部没有含水层，所述隔离层的设置位置高于煤层顶板的位置，

或者，煤层顶板上部有含水层，所述隔离层的设置位置高于煤层顶板含水层上部边界的位置。

3.根据权利要求2所述的钻井套管回收方法，其特征在于，在步骤S2之后，还具有以下步骤：

S21、往钻井套管切断位置处及隔离层上端处填充保温隔热材料。

4.根据权利要求3所述的钻井套管回收方法，其特征在于，在步骤S21之后，还具有以下步骤：

S22、对钻井井口周围的地面进行硬化，并在钻井井口处安装支撑装置。

5.根据权利要求1所述的钻井套管回收方法，其特征在于，在步骤S6之后，还具有以下步骤：

S7、对钻井进行封孔操作。

6.根据权利要求1所述的钻井套管回收方法，其特征在于，在步骤S4中，向钻井内输送的制冷液体为液氮或液二氧化碳。

7.根据权利要求1所述的钻井套管回收方法，其特征在于，在步骤S2中，在隔离层上方0.5m-1.5m位置处切割钻井套管。

8.根据权利要求3所述的钻井套管回收方法，其特征在于，在步骤S3中，向钻井套管内下放制冷液体输送管道至保温隔热材料上部0.5m-1.0m处。

9.根据权利要求3所述的钻井套管回收方法，其特征在于，在步骤S21中，填充的保温隔热材料高度不低于钻井套管切断位置以上2m。

10.根据权利要求1所述的钻井套管回收方法，其特征在于，在步骤S5中，还拆除钻井井口处的出气管道。