[发明专利]一种双壁套筒悬挂式高压气地下储气井安装方法及其结构

说明书

技术领域

本发明涉及高压气地下储气井安装方法及其结构。

背景技术

1、高压气地下储气井简介

高压气地下储气井又称CNG储气井，这种井的结构是由单壁Φ177.8mm~Φ244.5mm(TP80CQJ)储气井专用套管，通过扁梯形管螺纹，与井身的下封头(锻件)和顶端盖联接，其井身98％部分埋于地下100米~200米左右，形成储存压缩天然气的单壁井筒式压力容器，见中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6535-2002《高压气地下储气井》。

高压气地下储气井设计公称压力为25MPa，设计温度：常温，并于2004年由国家质检总局定为A1级高压容器(三类压力容器)。

高压气地下储气井是CNG行业的新事物，钻建CNG储气井也是一门新技术。CNG储气井站同用储气瓶组，长管CNG瓶，球形储气罐相比，具有结构简单，占地面积小，投资小(成本低)发生散射爆炸可能性小，安全性好等特点。

储气井的制造工艺及设计结构是由石油钻井工艺及采油井管，加上端盖和下封头改造而来。其中井筒身的固定，是用油井水泥浆形成的混凝土把井筒身与井壁地层胶结固定在一起。围绕井筒身形成的水泥环既起到了固定井筒身的作用，又起到了防腐蚀作用。

传统的石油采油井管的固井是从钻具正眼压进泥浆。从井身四周环空返出的方法进行，即行内讲正循环固井工艺。但储气井的结构下侧有封头不能够采用此方法进行固井。

由于井底下部有封头，日前多数储气井采用的是灌注固井法。用人工或潜水泵将水泥浆灌入环空内。此方法在很小的压力作用下泥浆不能达到设计的位置，形成部分或局部固井， 施工现场已得到验证。

2、采用目前固井方法出现的问题

(1)正循环固井工艺

由于水泥浆是通过井内壁达到下部，水泥浆从井外壁四周环空返出，井底结构为锥环密封，所以滞留内壁的水泥无法清除，造成25MPa天然气密封效果不好。实践证明，采用此结构的储气井存在漏气。100％的固井，储气井在承受25MPa正应力作用下，井身的伸长可以拉断水泥环(通过计算井身伸长量大于200mm)，或使储气井上窜，这也是正循环固井所在的隐患。

(2)灌注固井工艺

由于地层构造的复杂性，地下水的作用，在钻井扰动作用下形成井壁跨塌是常有的，泥浆是不可能穿过(或推移)跨塌物(段)到达设计位置，往往只能在井口段，或局部形成部分固井。在四川省出现的多处储气井上窜、下沉、漏气也证明了这一点。

在四川CNG储气井安全技术研讨会“川清汽协[2005]03号”文件也表明了上述问题的存在和严重性。

在“中国天然气汽车”2005年9~10期，总第96~97刊物上也对储气井固井结构进行讨论。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种可防止储气井上窜、下沉、泄漏、储气井承压井筒外壁腐蚀、保证储气井在承压时轴向伸长量的一种双壁套筒悬挂式高压气地下储气井安装方法及其结构。

本发明的一种双壁套筒悬挂式高压气地下储气井安装方法，它包括以下步骤：

(1)钻井，其中地平面至硬土层之间钻井的直径为外井筒体直径的1.6~1.8倍；其余部分的钻井的直径为U形的筒身1.4倍；

(2)先焊接下封头与一节外井筒体，依次焊接多节外井筒体以形成U形的外井筒身并将其沉入所述的钻井内，所述的外井筒身最上端与具有凹槽的下侧异形设备法兰焊接相连；

(3)在位于地表面至硬土层之间的外井筒身外壁和钻井井壁之间灌注水泥使之形成固井层和地基层，在所述的地基层预埋多个地脚螺栓；

(4)将所述的多个地脚螺栓与所述的下侧异形设备法兰相连接固定；

(5)在U形的外井筒身内依次将井底封头，内井筒，节箍用压力钳紧固连接成承压内井筒身，在最后一个节箍没安装上时，在所述的下侧异形设备法兰的凹槽上放置密封垫片，再装上井口装置以将所述的内井筒身通过其最上端的节箍的下端面悬挂在所述的下侧异形设备法兰的凹槽内；

(6)将两个对开式异形设备法兰压紧在所述的最上端节箍的上端面，然后将所述的对开式异形设备法兰与下侧异形设备法兰通过螺栓夹紧；

(7)通过下侧异形设备法兰的氮气充气口在所述的内井筒和外井筒身内壁之间通入低于0.1Mpa的氮气，并通过下侧异形设备法兰上安装的压力表检测压力。