CN112502633A - 一种用于黄土层井孔内导管的封固方法及封固装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石油钻井施工技术领域，具体涉及一种用于黄土层井孔内导管的封固方法及封固装置，通过先将靠近井底的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙进行封隔固井；将靠近井孔口处的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙进行封隔固井，靠近井底的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙采用环保浇固材料固井，靠近井孔口处的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙采用黄土填充，即可满足黄土层内钻井后井孔内导管的封固，不会发生漏失现象，进一步的靠近井孔口处的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙采用环保浇固材料固井，使其固井效果更好，更加不会产生漏失，不会造成环境污染的现象发生，固井效果更佳。

Description

一种用于黄土层井孔内导管的封固方法及封固装置
技术领域
本发明涉及石油钻井施工技术领域，具体涉及一种用于黄土层井孔内导管的封固方法及封固装置。
背景技术
在油钻井施工中现有的导管封固方法包括方法一、方法二和方法三，方法一是：现有固导管采用方钻杆或者联顶节，从立管注水泥固井或者在联顶节在钻台面接水泥头固井，固导管时严格控制灰量、水泥浆量、密度，替量时不能替空内环空，必须在导管内留水泥塞。存在的缺点是成本高，侯凝时间长，工序复杂，留有水泥环为后期施工留有隐患。
方法二是：
导管底塞：导管下入井底，释放悬重，铜销钉被剪断，导管短节与滑套之间相对滑动，胶筒轴向受压直径方向胀大，形成环形密封圈封隔上下环空。
该方法的缺点是：
1.由于黄土层自身压实力差和钻井液冲蚀，基本都会导致导管不同程度下陷；
2.胶囊封隔井壁10-15厘米，封隔时间短，易被钻井液浸泡冲刷复发漏失。
方法三是：导管塞子
导管下部0.5-1米处上下焊小螺帽，用毛毡缠绕一定厚度，为两头小中间大的“腰鼓形”，铁丝穿过小螺帽扎好，做成塞子下入井内坐死封隔内外环空。
该方法的缺点：易被钻井液浸泡冲刷复发漏失。
为了解决上述现有技术中存在的问题本发明提供一种用于黄土层井孔内导管的封固方法及封固装置。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种用于黄土层井孔内导管的封固方法及封固装置，尤其是具有在黄土层钻井时进行导管封固时不会漏失，封固效果好的特点。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种用于黄土层井孔内导管的封固方法，包括以下步骤
步骤一：井底封隔固井
先将靠近井底的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙进行封隔固井；
步骤二：井口封隔固井
在步骤一的基础上，将靠近井孔口处的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙进行封隔固井。
所述的步骤一中井底封隔固井采用环保浇固材料固井，所述步骤二中井口封隔固井采用黄土填充。
所述的步骤二中井口封隔固井采用环保浇固材料固井。
所述的环保浇固材料为发泡剂，所述发泡剂由A剂和B剂按照1:1的质量比混合而成。
所述的步骤一中井底采用环保浇固材料进行内外环空封隔，内外环空封隔固井的深度为0.1～20米。
所述的井底封隔固井采用环保浇固材料固井时，通过封固装置将环保浇固材料在一定时间内连续浇固完，然后等待凝固30分钟后进行靠近井孔口处的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙的封隔固井。
一种用于黄土层井孔内导管的封固装置包括权利要求上述任一项所述的一种用于黄土层井孔内导管的封固方法，其特征是：封固装置包括混合机构、泵注系统和管线，泵注系统一端通过管线与环保浇固材料连通，泵注系统另一端通过管线连接混合机构。
所述的泵注系统包括两组活塞泵，所述管线包括液体管线和气体管线，两组活塞泵的一端均通过液体管线分别与环保浇固材料连通，两组活塞泵的另一端分别通过液体管线与混合机构连通，且液体管线的端部延伸至混合机构内。
所述的泵注系统还包括一组空压气泵，空压气泵通过气体管线与混合机构连通，且气体管线的端部延伸至混合机构内，所述连接空压气泵的气体管线的端部延伸段位于连接两组活塞泵管线的中间。
所述的混合机构为液体混合头。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，通过本发明的方法和固井装置无需动用大型设备，现象无需生产水，采用环保浇固材料中的A、B剂模式，每口井需A、B剂各一桶(150L)即可封固井筒外环空10--15米深度。可不间断连续施工，可在6分钟内连续浇固完，候凝30分钟即可回填上部剩余外环空结束固井施工。且原材料、反应过程和产物均无毒，运输和施工过程中有毒有害和安全风险降为零。
实际施工时将靠近井底的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙进行封隔固井，及满足将内外环空封固后，以上的井深处的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙均可采用黄土或在化学固井，通过该方法可以有效的封固在黄土层内钻井后导管的封固，封固后不会产生漏失现象，不会造成环境污染。
靠近井底的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙采用环保浇固材料固井，靠近井孔口处的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙采用黄土填充，即可满足黄土层内钻井后井孔内导管的封固，不会发生漏失现象，进一步的靠近井孔口处的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙采用环保浇固材料固井，使其固井效果更好，更加不会产生漏失，不会造成环境污染的现象发生，固井效果更佳。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的方法的示意图。
图2为本发明的封固装置的结构示意图。
图3为本发明的液体混合头结构示意图。
图中：15-封固装置、21-液体混合头；22-活塞泵；23-空压气泵；24-液体管线；25-气体管线。
具体实施方式
首先需要说明的是，在本发明各个实施例中，所涉及的术语为：
封固装置15,用于将封固用的环保浇固材料注入井内的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙中进行内外环空封隔。
液体混合头21，将环保浇固材料中的A剂和B剂进行混合然后注入井内的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙中进行内外环空封隔。
活塞泵22，用于将环保浇固材料中的A剂和B剂泵入液体混合头21内混合，然后注入井内的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙中进行内外环空封隔。
空压气泵23，用于将进入液体混合头21内的环保浇固材料中的A剂和B剂吹散使其充分混合，进而使其混合后的物质快速发泡，达到内外环空封隔固井的效果。
液体管线24，用于输送环保浇固材料中的A剂和B剂。
气体管线25，用于将大气输送至液体混合头21内。
下面，将通过几个具体的实施例对本发明实施例提供的一种用于黄土层井孔内导管的封固方法及封固装置的方案进行详细介绍说明。
实施例1:
参照图1，是本发明种用于黄土层井孔内导管的封固方法的示意图，一种用于黄土层井孔内导管的封固方法，包括以下步骤
步骤一：井底封隔固井
先将靠近井底的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙进行封隔固井；
步骤二：井口封隔固井
在步骤一的基础上，将靠近井孔口处的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙进行封隔固井。
上述实施中在实际施工时将靠近井底的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙进行封隔固井，及满足将内外环空封固后，以上的井深处的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙均可采用黄土或在化学固井，通过该方法可以有效的封固在黄土层内钻井后导管的封固，封固后不会产生漏失现象，不会造成环境污染。
实施例2:
进一步的所述的步骤一中井底封隔固井采用环保浇固材料固井，所述步骤二中井口封隔固井采用黄土填充。
进一步的所述的步骤二中井口封隔固井采用环保浇固材料固井。
所述的步骤一中井底采用环保浇固材料进行内外环空封隔，内外环空封隔固井的深度为0.1～20米。
所述的井底封隔固井采用环保浇固材料固井时，通过封固装置将环保浇固材料在一定时间内连续浇固完，然后等待凝固30分钟后进行靠近井孔口处的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙的封隔固井。
上述实施中靠近井底的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙采用环保浇固材料固井，靠近井孔口处的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙采用黄土填充，即可满足黄土层内钻井后井孔内导管的封固，不会发生漏失现象，进一步的靠近井孔口处的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙采用环保浇固材料固井，使其固井效果更好，更加不会产生漏失，不会造成环境污染的现象发生，固井效果更佳。
靠近井底的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙内外环空封隔，内外环空封隔固井的深度为0.1～20米即可满足黄土层内钻井后井孔内导管的封固，使其实际生产中部不会漏失，不会污染环境，优先内外环空封隔固井的深度为100米内外环空封固效果更佳。井底封隔固井采用环保浇固材料固井时，通过封固装置将环保浇固材料在一定时间内连续浇固完避免出现断层空隙，造成漏失现象发生，然后等待凝固30分钟后进行靠近井孔口处的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙的封隔固井，该方法等待凝固30分钟后，靠近井孔口处的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙适合用黄土进行填充封固，如果靠近井孔口处的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙也采用环保浇固材料固井，在进行注入环保浇固材料时要连续不断的进入注入环保浇固材料，直到井口的位置。
实施例3:
进一步的所述的环保浇固材料为发泡剂，所述发泡剂由A剂和B剂按照1:1的质量比混合而成。
上述实施例中发泡剂采用A剂和B剂按照1:1的质量比混合注入井内导管外壁与井孔内壁之间的缝隙中先进行井底的内外环空封隔固井，然后上部可采用黄土填充，也可继续采用发泡剂固井，上部继续采用发泡剂固井时，在注入A剂和B剂时需要连续不断的进行注入，直到注入的液面距离井口的高度在10米内时，等待发泡后即可填充整个导管外壁与井孔内壁之间的缝隙，进行整个导管的封固，该封固方法封固后不会出现漏失现象，进而不会造成环境污染。
其中发泡剂采用A剂和B剂的质量比例还可根据实际的施工需求进行调整不限于1:1的质量比混合。
所述环保浇固材料采用“A剂+B剂”的模式，且A,B剂不含游离的TDI，TDI为甲苯二异氰酸酯，本发明选择发泡率在10倍左右来适配黄土层干钻外环空，每口井需A、B剂各一桶150L，一共300L即可封固井孔外环空10～15米深度的要求。可不间断连续施工，控制浇固排量，在30分钟内连续浇固完300L的A、B剂，再候凝30分钟即可回填上部剩余外环空结束固井施工，上部的外环空可采用黄土填充。
所述发泡剂采用聚氨酯发泡填充剂，聚氨酯发泡填充剂由A剂和B剂组成，聚氨酯发泡填充剂中的A剂,B剂的两种发泡原料均采用环保无毒的材料，所述的A剂为聚醚多元醇，B剂为异氰酸酯，聚醚多元醇和异氰酸酯的输送流量比例为1:1，所述的A剂,B剂形成的环保浇固材料，只需0.3m3浇固材料就能封固导管内外环空，且原材料、反应过程和产物均无毒，运输和施工过程中有毒有害和安全风险降为零。
所述导管封固中的发泡剂采用聚氨酯发泡填充剂，共注入250kg,环空上返10米，剩余环空利用黄土填满。
通过本发明的方法及采用的环保浇固材料固井，无需动用大型设备，现象无需生产水，每口井需A、B剂各一桶150L，一共300L即可封固井筒外环空10--15米深度。可不间断连续施工，可在6分钟内连续浇固完，候凝30分钟即可回填上部剩余外环空结束固井施工。且环保浇固材料反应过程和产物均无毒，运输和施工过程中有毒有害和安全风险降为零，因此该材料适用于黄土层钻井施工中固井效果最佳，不会漏失不会污染环境。
本实施例中还可以采用水泥进行固井，井底封隔固井采用水泥固井，井口封隔固井采用黄土填充，或整个导管的外环空都采用水泥直接封固到地面位置，保证导管不会漏失。
实施例4:
参照图2和图3，是本发明种用于黄土层井孔内导管的封固方法中的封固装置的原理结构示意图。
一种用于黄土层井孔内导管的封固装置包括上述实施例中任一项所述的一种用于黄土层井孔内导管的封固方法，封固装置包括混合机构、泵注系统和管线，泵注系统一端通过管线与环保浇固材料连通，泵注系统另一端通过管线连接混合机构。
上述实施中通过混合机构进行混合环保浇固材料中的A剂和B剂，泵注系统用于向导管外壁与井孔内壁之间的缝隙注入A剂和B剂，管线用于输送A剂和B剂，通过该结构进行固井，结构简单便于操作，施工效率高。
实施例5:
进一步的所述的泵注系统包括两组活塞泵22，所述管线包括液体管线24和气体管线25，两组活塞泵22的一端均通过液体管线24分别与环保浇固材料连通，两组活塞泵22的另一端分别通过液体管线24与混合机构连通，且液体管线24的端部延伸至混合机构内。
进一步的所述的泵注系统还包括一组空压气泵23，空压气泵23通过气体管线25与混合机构连通，且气体管线25的端部延伸至混合机构内，所述连接空压气泵23的气体管线25的端部延伸段位于连接两组活塞泵22管线的中间。
进一步的所述的混合机构为液体混合头21。
上述实施例中所述液体混合头21为一个管体结构，液体混合头21管体结构一端的通过设置的口径减小的斜面，形成椎台型结构，然后椎台结构顶部连接与椎台结构顶部口径一致的连接管短节，椎台底部与管体结构的口径一致，且固定连接，连接管短节用于与两个液体管线24和一个气体管线25的管壁连接。
实际施工时两组活塞泵22的入口分别输入A,B剂的两种发泡原料，空压气泵23的出口和两组活塞泵22的出口并列通入液体混合头21内，液体混合头21在两组活塞泵22和一组空压气泵23按照预设流量比例输出过程中生成并输出发泡剂，液体混合头21吊设于导管与井壁之间的空隙间，并在输出发泡剂过程中由下向上按照预设速度吊起，两组发泡原料液体在调速活塞泵22的不同流量速度作用下，按照比例分别通过液体管线24流出，空压气泵23经气体管线25吹出气体将两种发泡原料吹开打散，使得两种发泡原料充分接触反应，加快发泡速度。由于发泡剂的特性，采用从井底向上逐步提升的方式进行施工，即将液体管线24和气体管线25通过液体混合头21下入井底，通过计算发泡时间，由底部向上逐步提升液体混合头21，直至达到井口，封固完成，其中实际使用时液体混合头21注入排量大于40L/min，液体经过混合头注入外环空时流动性好，能自由流动铺平外环空再进行膨胀固化，或只封固井孔外环空0.1米以上深度，然后剩余外环空采用黄土或其他材料回填压实，以此节省封固成本，同时达到了封固要求。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，其都在该技术的保护范围内。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于黄土层井孔内导管的封固方法，其特征是：包括以下步骤
步骤一：井底封隔固井
先将靠近井底的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙进行封隔固井；
步骤二：井口封隔固井
在步骤一的基础上，将靠近井孔口处的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙进行封隔固井。
2.根据权利要求1所述的一种用于黄土层井孔内导管的封固方法，其特征是：所述的步骤一中井底封隔固井采用环保浇固材料固井，所述步骤二中井口封隔固井采用黄土填充。
3.根据权利要求2所述的一种用于黄土层井孔内导管的封固方法，其特征是：所述的步骤二中井口封隔固井采用环保浇固材料固井。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于黄土层井孔内导管的封固方法，其特征是：所述的环保浇固材料为发泡剂，所述发泡剂由A剂和B剂按照1:1的质量比混合而成。
5.根据权利要求2所述的一种用于黄土层井孔内导管的封固方法，其特征是：所述的步骤一中井底采用环保浇固材料进行内外环空封隔，内外环空封隔固井的深度为0.1～20米。
6.根据权利要求2或5所述的一种用于黄土层井孔内导管的封固方法，其特征是：所述的井底封隔固井采用环保浇固材料固井时，通过封固装置将环保浇固材料在一定时间内连续浇固完，然后等待凝固30分钟后进行靠近井孔口处的导管外壁与井孔内壁之间的缝隙的封隔固井。
7.一种用于黄土层井孔内导管的封固装置包括权利要求1-6任一项所述的一种用于黄土层井孔内导管的封固方法，其特征是：封固装置包括混合机构、泵注系统和管线，泵注系统一端通过管线与环保浇固材料连通，泵注系统另一端通过管线连接混合机构。
8.根据权利要求7所述的一种用于黄土层井孔内导管的封固装置，其特征是：所述的泵注系统包括两组活塞泵(22)，所述管线包括液体管线(24)和气体管线(25)，两组活塞泵(22)的一端均通过液体管线(24)分别与环保浇固材料连通，两组活塞泵(22)的另一端分别通过液体管线(24)与混合机构连通，且液体管线(24)的端部延伸至混合机构内。
9.根据权利要求8所述的一种用于黄土层井孔内导管的封固装置，其特征是：所述的泵注系统还包括一组空压气泵(23)，空压气泵(23)通过气体管线(25)与混合机构连通，且气体管线(25)的端部延伸至混合机构内，所述连接空压气泵(23)的气体管线(25)的端部延伸段位于连接两组活塞泵(22)管线的中间。
10.根据权利要求7所述的一种用于黄土层井孔内导管的封固装置，其特征是：所述的混合机构为液体混合头(21)。
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