CN112112635B - 一种煤层气井井筒测漏装置及其操作方法 - Google Patents

一种煤层气井井筒测漏装置及其操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤层气井井筒测漏装置，包括空压泵，空压泵右侧设有观测模块，空压泵上设有总压力表，观测模块包括三通阀，三通阀右侧设有注气及压力测试管线、胶囊注气管线，注气及压力测试管线上设有注气压力表，胶囊注气管线上设有胶囊压力表，空压泵右侧相对位置设有煤层气井，煤层气井竖直向下布置，煤层气井与地下土层之间设有井筒壁，井筒壁内部相对位置设有上层膨胀胶囊，上层膨胀胶囊下部相对位置设有下层膨胀胶囊，下层膨胀胶囊、上层膨胀胶囊的空气主入口设有可以远程控制的双向电磁阀。本发明的有益效果为：高效快速的测试井筒的气密性，确定泄露区段，精准到1米的范围，提高检测效率。

Description

一种煤层气井井筒测漏装置及其操作方法
技术领域
本发明属于煤层气井井筒的技术领域，具体涉及一种煤层气井井筒测漏装置及其操作方法。
背景技术
目前，我国煤层气资源丰富，埋深2000m以浅的资源量在36.8万亿m3，作为一种资源和煤炭开采行业的“拦路虎”同时存在。在煤层气开发过程中需要施工煤层气井，对井筒进行下入套管、固井等作业，形成开采煤层气的核心路径和气体流动的通道，煤层气井筒的气密性和稳定性成为煤层气开采的重要因素之一。在煤层气井的生命周期中，井筒稳定，气密性好，不泄漏，可为煤层气、水等流体流动提供稳定、可靠通道，保证了煤层气开采持续、稳定开展；相反若井筒受到损伤、腐蚀，出现气密性差、漏气等现象，降低了煤层气开采效率，严重的开采不出煤层气，或者导致井下采空区漏风严重、煤层自燃等现象。在出现煤层气产量异常，煤矿采空区煤层气井煤层气浓度降低异常、井下采空区漏风等现象，分析确认为煤层气井井筒气密性差、泄漏等情况下，需要准确确定泄漏、损伤区段的具体位置，目前尚没有一种测试煤层气井井筒气密性的有效、快速方法，因此需要研究一种煤层气井井筒的气密性测试装置和方法，为修复煤层气井井筒、保障其气密性提供支持。
发明内容
本发明提供一种煤层气井井筒测漏装置，高效快速的测试井筒的气密性，确定泄露区段，精准到1米的范围，提高检测效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种煤层气井井筒测漏装置，包括空压泵，空压泵右侧设有观测模块，空压泵上设有总压力表，观测模块包括三通阀，三通阀右侧设有注气及压力测试管线、胶囊注气管线，注气及压力测试管线上设有注气压力表，胶囊注气管线上设有胶囊压力表，空压泵右侧相对位置设有煤层气井，煤层气井竖直向下布置，煤层气井与地下土层之间设有井筒壁，井筒壁内部相对位置设有上层膨胀胶囊，上层膨胀胶囊下部相对位置设有下层膨胀胶囊，上层膨胀胶囊与下层膨胀胶囊间隙设置，上层膨胀胶囊与下层膨胀胶囊之间形成测试区段，注气及压力测试管线贯穿上层膨胀胶囊，注气及压力测试管线与测试区段相连通，胶囊注气管线上部相对位置与上层膨胀胶囊相连通，胶囊注气管线下部向下贯穿上层膨胀胶囊，胶囊注气管线底部与下层膨胀胶囊相连通，上层膨胀胶囊底部设有向下布置的井下视频探头，井下视频探头向下贯穿下层膨胀胶囊，下层膨胀胶囊、上层膨胀胶囊的空气主入口设有可以远程控制的双向电磁阀。
进一步的，井下视频探头上安装有云台，地面上设有显示器，井下视频探头与地面上的显示器，无线连接传输信号。
进一步的，上层膨胀胶囊的形状大小与下层膨胀胶囊的形状大小相同，上层膨胀胶囊和下层膨胀胶囊的形状、大小，与井筒壁内测壁的形状大小相适配。
进一步的，注气及压力测试管线、胶囊注气管线的长度，与井筒壁的深度相适配。
进一步的，上层膨胀胶囊和下层膨胀胶囊通过胶囊注气管线注入空气膨胀。
上述一种煤层气井井筒测漏装置的操作方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、计算测试深度与预设压力等参数，向井内预设上层膨胀胶囊、下层膨胀胶囊等井筒气密性测试装置；
S2、按照井筒的深度，将井筒分等分为8段或10段或15段等，并预设对应气密性测试装置长度。
S3、下入测试装置可以从井筒口到井筒底向下依次分段进行，或者先行下放到井底后自井筒底向井筒口向上依次分段进行。
S4、按照预设压力先后将气体注入上层膨胀胶囊、下层膨胀胶囊、测试区段；
S5、按照测试区段体积注入承压气体后，关闭膨胀胶囊、测试区段阀门、保压测试预设时间，观察其压力降情况。期间以压力降1-2%为井筒气密性差、泄漏的判断标准，然后将胶囊放气，向下移动；
S6、在初次整体测试完毕确定泄漏区段后，对所有确定的泄漏区段采用二分法循环测试，有限、多次精准定位气密性差、泄漏点，具体释义如下：假设预设的测试区段长度为Lm，在泄漏区段，第二次测试长度为1/2Lm,可从该区段井口方向向井底方向测试上部1/2区段，若上部区段正常，不泄露，则采用二分法循环测试下部1/2区段，直至判识到1m范围泄漏区段；若上部区段为气密性差、泄漏区段，则采用二分法循环测试上下区段，直至判识到1m范围泄漏区段。
S7、测试完毕，回撤设备，做好记录、总结。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明中，通过测试装置的井下云台视频探头观测井筒的外观、变形及其他情况，为下一步井筒维护、修复提供支持。本发明为判断井筒气密性差、泄漏区段，精确点提供装置和方法，在不伤害井筒和煤储层的情况下，可准确定位泄漏地点，为修复井筒、堵漏施工提供精确定位，可降低修井检测时间，最终获得良好的经济效益。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2观测模块的的结构示意图；
图3为井筒壁的俯视结构示意图；
图4为二分法测漏方法的步骤图。
图中：1.观测模块，2.空压泵，3.注气及压力测试管线，4.胶囊注气管线，5.测试区段，6.下层膨胀胶囊，7.井下视频探头，8.井筒壁，9.总压力表，10.注气压力表，11.胶囊压力表，12.三通阀，13.上层膨胀胶囊。
具体实施方式
实施例：如图1、图2、图3、图4所示，包括空压泵2，空压泵2右侧设有观测模块1，空压泵2上设有总压力表9，观测模块1包括三通阀12，三通阀12右侧设有注气及压力测试管线3、胶囊注气管线4，注气及压力测试管线3上设有注气压力表10，胶囊注气管线4上设有胶囊压力表11，空压泵2右侧相对位置设有煤层气井，煤层气井竖直向下布置，煤层气井与地下土层之间设有井筒壁8，井筒壁8内部相对位置设有上层膨胀胶囊13，上层膨胀胶囊13下部相对位置设有下层膨胀胶囊6，上层膨胀胶囊13与下层膨胀胶囊6间隙设置，上层膨胀胶囊13与下层膨胀胶囊6之间形成测试区段5，注气及压力测试管线3贯穿上层膨胀胶囊13，注气及压力测试管线3与测试区段5相连通，胶囊注气管线4上部相对位置与上层膨胀胶囊13相连通，胶囊注气管线4下部向下贯穿上层膨胀胶囊13，胶囊注气管线4底部与下层膨胀胶囊6相连通，上层膨胀胶囊13底部设有向下布置的井下视频探头7，井下视频探头7向下贯穿下层膨胀胶囊6，下层膨胀胶囊6、上层膨胀胶囊13的空气主入口设有可以远程控制的双向电磁阀。井下视频探头7上安装有云台，地面上设有显示器，井下视频探头7与地面上的显示器，无线连接传输信号，上层膨胀胶囊13的形状大小与下层膨胀胶囊6的形状大小相同，上层膨胀胶囊13和下层膨胀胶囊6的形状、大小，与井筒壁8内测壁的形状大小相适配，注气及压力测试管线3、胶囊注气管线4的长度，与井筒壁8的深度相适配，上层膨胀胶囊13和下层膨胀胶囊6通过胶囊注气管线4注入空气膨胀。
气囊的注入气压为0.4MPa，或者其他不危害测试作业的气体，包括但不限于氮气等，依照不超过测试装置破坏强度的压力注入。
膨胀胶囊耐受压力为2MPa，与套管、井壁完全结合，具有一定气密性；采用的空压泵流量≥100L/min，压力符合要求。
本装置测漏时的具体操作方法：
S1、计算测试深度与预设压力等参数，向井内预设上层膨胀胶囊13、下层膨胀胶囊6等井筒气密性测试装置；
S2、按照井筒的深度，将井筒分等分为8段或10段或15段等，并预设对应气密性测试装置长度。
S3、下入测试装置可以从井筒口到井筒底向下依次分段进行，或者先行下放到井底后自井筒底向井筒口向上依次分段进行。
S4、按照预设压力先后将气体注入上层膨胀胶囊13、下层膨胀胶囊6、测试区段5；
S5、按照测试区段体积注入承压气体后，关闭膨胀胶囊、测试区段阀门、保压测试预设时间，观察其压力降情况。期间以压力降1-2%为井筒气密性差、泄漏的判断标准，然后将胶囊放气，向下移动；
S6、在初次整体测试完毕确定泄漏区段后，对所有确定的泄漏区段采用二分法循环测试，有限、多次精准定位气密性差、泄漏点，具体释义如下：假设预设的测试区段长度为Lm，在泄漏区段，第二次测试长度为1/2Lm,可从该区段井口方向向井底方向测试上部1/2区段，若上部区段正常，不泄露，则采用二分法循环测试下部1/2区段，直至判识到1m范围泄漏区段；若上部区段为气密性差、泄漏区段，则采用二分法循环测试上下区段，直至判识到1m范围泄漏区段。
S7、测试完毕，回撤设备，做好记录、总结。

Claims (6)

1.一种煤层气井井筒测漏装置，其特征在于：包括空压泵（2），空压泵（2）右侧设有观测模块（1），空压泵（2）上设有总压力表（9），观测模块（1）包括三通阀（12），三通阀（12）右侧设有注气及压力测试管线（3）、胶囊注气管线（4），注气及压力测试管线（3）上设有注气压力表（10），胶囊注气管线（4）上设有胶囊压力表（11），空压泵（2）右侧相对位置设有煤层气井，煤层气井竖直向下布置，煤层气井与地下土层之间设有井筒壁（8），井筒壁（8）内部相对位置设有上层膨胀胶囊（13），上层膨胀胶囊（13）下部相对位置设有下层膨胀胶囊（6），上层膨胀胶囊（13）与下层膨胀胶囊（6）间隙设置，上层膨胀胶囊（13）与下层膨胀胶囊（6）之间形成测试区段（5），注气及压力测试管线（3）贯穿上层膨胀胶囊（13），注气及压力测试管线（3）与测试区段（5）相连通，胶囊注气管线（4）上部相对位置与上层膨胀胶囊（13）相连通，胶囊注气管线（4）下部向下贯穿上层膨胀胶囊（13），胶囊注气管线（4）底部与下层膨胀胶囊（6）相连通，上层膨胀胶囊（13）底部设有向下布置的井下视频探头（7），井下视频探头（7）向下贯穿下层膨胀胶囊（6），下层膨胀胶囊（6）、上层膨胀胶囊（13）的空气主入口设有能够远程控制的双向电磁阀。
2.根据权利要求1所述的一种煤层气井井筒测漏装置，其特征在于：井下视频探头（7）上安装有云台，地面上设有显示器，井下视频探头（7）与地面上的显示器，无线连接传输信号。
3.根据权利要求1所述的一种煤层气井井筒测漏装置，其特征在于：上层膨胀胶囊（13）的形状大小与下层膨胀胶囊（6）的形状大小相同，上层膨胀胶囊（13）和下层膨胀胶囊（6）的形状、大小，与井筒壁（8）内测壁的形状大小相适配。
4.根据权利要求1所述的一种煤层气井井筒测漏装置，其特征在于：注气及压力测试管线（3）、胶囊注气管线（4）的长度，与井筒壁（8）的深度相适配。
5.根据权利要求1所述的一种煤层气井井筒测漏装置，其特征在于：上层膨胀胶囊（13）和下层膨胀胶囊（6）通过胶囊注气管线（4）注入空气膨胀。
6.根据权利要求1-5的任意一项所述的一种煤层气井井筒测漏装置的操作方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、计算测试深度与预设压力参数，向井内预设上层膨胀胶囊（13）、下层膨胀胶囊（6）井筒气密性测试装置；
S2、按照井筒的深度，将井筒分等分为8段或10段或15段，并预设对应气密性测试装置长度；
S3、下入测试装置能够从井筒口到井筒底向下依次分段进行，或者先行下放到井底后自井筒底向井筒口向上依次分段进行；
S4、按照预设压力先后将气体注入上层膨胀胶囊（13）、下层膨胀胶囊（6）、测试区段（5）；
S5、按照测试区段体积注入承压气体后，关闭膨胀胶囊、测试区段阀门、保压测试预设时间，观察其压力降情况；期间以压力降1-2%为井筒气密性差、泄漏的判断标准，然后将胶囊放气，向下移动；
S6、在初次整体测试完毕确定泄漏区段后，对所有确定的泄漏区段采用二分法循环测试，有限、多次精准定位气密性差、泄漏点，具体释义如下：假设预设的测试区段长度为Lm，在泄漏区段，第二次测试长度为二分之一Lm,从泄漏区段井口方向向井底方向测试上部二分之一区段，若上部区段正常，不泄露，则采用二分法循环测试下部二分之一区段，直至判识到1m范围泄漏区段；若上部区段为气密性差、泄漏区段，则采用二分法循环测试上下区段，直至判识到1m范围泄漏区段；
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