專利名稱：一種治理天然氣井套間氣竄的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油天然氣開發(fā)領(lǐng)域，特別涉及一種治理天然氣井套間氣竄的方法。
背景技術(shù)：
由于氣竄引起的天然氣井井口氣體滯留和井口壓力升高(sustained annular pressure)即環(huán)空帶壓?jiǎn)栴}一直是是世界上許多油氣田面臨的嚴(yán)重問題，使很多氣井存在安全和環(huán)境的隱患。我國的四川、克拉瑪依等許多氣田都不同程度地受到井口竄氣的困擾， 產(chǎn)生了較大安全和環(huán)境壓力。解決氣井環(huán)空帶壓?jiǎn)栴}的基本方法是采用擠水泥大修井修復(fù)方法和化學(xué)堵漏修復(fù)方法，但由于竄氣通道尺寸微小很難擠入，成功率低，許多損傷井的修復(fù)作業(yè)需要進(jìn)行 2-3次。修復(fù)后的氣井往往在很短時(shí)間內(nèi)又可能出現(xiàn)問題，需要重新修復(fù)。如哈薩克斯坦讓那若爾油田在對(duì)井口竄氣的油氣井采用在封固段上部射孔注入水泥封堵的辦法，有效期只有一個(gè)月左右，多數(shù)井在修井后再次發(fā)生井口竄氣。多數(shù)環(huán)空帶壓的油氣井由于井身結(jié)構(gòu)和工程條件的限制，無法進(jìn)行有效的修復(fù)。為保證天然氣田安全高效的開發(fā)，必須解決天然氣井環(huán)空帶壓?jiǎn)栴}。同時(shí)地下儲(chǔ)氣庫的建設(shè)對(duì)氣井水泥環(huán)的密閉可靠性和耐久性提出了更高的要求，對(duì)氣井水泥環(huán)竄氣通道自修復(fù)的技術(shù)方法要求更加緊迫。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種治理天然氣井套間氣竄的方法，基于一種損傷自修復(fù)的理念，能夠提高天然氣井固井質(zhì)量，提高氣井固井水泥環(huán)的耐久性和可靠性，減少氣井維護(hù)成本，保證氣田開發(fā)的安全性和經(jīng)濟(jì)效益。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是—種治理天然氣井套間氣竄的方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，將固井水泥環(huán)自修復(fù)劑與水按照重量比(10 30) (100 120)的比例配制成自修復(fù)液，所述固井水泥環(huán)自修復(fù)劑是硅酸鈉、硅酸鉀、甲基硅酸鈉、二甲基硅酸鈣或者碳酸鈉；第二步，對(duì)發(fā)生井口竄氣的天然氣井，將天然氣井井口壓力卸掉，然后將所述自修復(fù)液擠入天然氣井的套間竄氣環(huán)空；第三步，施工及養(yǎng)護(hù)過程中保持井口壓力高于當(dāng)時(shí)的井口帶壓值3 5MPa，如果壓力小應(yīng)及時(shí)補(bǔ)壓，憋壓養(yǎng)護(hù)時(shí)間保持一個(gè)月以上。所述第二步中，對(duì)發(fā)生井口環(huán)空竄氣，固井水泥漿未返到地面的天然氣井，將天然氣井井口壓力卸掉，然后將所述自修復(fù)液擠入天然氣井的套間竄氣環(huán)空，置換或替換原有套間環(huán)空流體，施工時(shí)保持?jǐn)D入壓力高于當(dāng)時(shí)的井口帶壓值3 5MPa。所述第二步中，對(duì)發(fā)生井口環(huán)空竄氣，固井水泥漿已返到地面的天然氣井，將天然氣井井口壓力卸掉，然后將裝有所述自修復(fù)液的高壓密封容器連接到天然氣井的套間竄氣環(huán)空，使用泵車將所述自修復(fù)液擠入井口的竄氣套間水泥環(huán)，施工時(shí)保持?jǐn)D入壓力高于當(dāng)時(shí)的井口帶壓值3 5MPa。上述的“當(dāng)時(shí)的井口帶壓值”是指指施工前天然氣竄到井口的壓力。本發(fā)明的另外一種治理天然氣井套間氣竄的方法，主要是針對(duì)新完井的天然氣井，包括以下步驟第一步，將油井水泥緩凝劑、固井水泥環(huán)自修復(fù)劑與水按照重量比(0.2 6) (10 30) (100 120)的比例配制成自修復(fù)液，所述固井水泥環(huán)自修復(fù)劑是硅酸鈉、硅酸鉀、甲基硅酸鈉、二甲基硅酸鈣或者碳酸鈉，所述油井水泥緩凝劑是磺化單寧SMT、 葡萄糖酸鈉、檸檬酸、有機(jī)磷酸鹽、硼酸鈉或者合成高溫緩凝劑AMPS共聚物；第二步，用所述自修復(fù)液代替固井前置液，固井時(shí)先泵入自修復(fù)液，然后再泵注固井水泥漿，固井水泥漿凝固后自修復(fù)液就被自然放置在水泥環(huán)的頂部，隨時(shí)對(duì)天然氣的竄氣通道進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)。。該方法中，所述第二步，對(duì)于設(shè)計(jì)需要固井液返到地面的天然氣井，用所述自修復(fù)液代替固井前置液和50-100m的固井水泥漿，自修復(fù)液的體積> 7m3，先注入所述自修復(fù)液后再注固井水泥漿，保持水泥漿頂部距井口 50 IOOm而不返到井口，留50-100m的套管環(huán)空存放修復(fù)液，水泥漿凝固后所述自修復(fù)液被自然放置在水泥環(huán)頂部到井口的環(huán)形空間內(nèi)，隨時(shí)對(duì)天然氣的竄氣通道進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)。該方法中，所述自修復(fù)液是固井過程中代替固井前置液放置在凝固后的固井水泥環(huán)頂部的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)用硅酸鹽和碳酸鹽作為天然氣井固井水泥環(huán)井口竄氣的自修復(fù)劑，通過相應(yīng)的施工工藝的配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣井井口竄氣的預(yù)防和自修復(fù)，避免復(fù)雜昂貴和危險(xiǎn)的大修井作業(yè)。(2)用自修復(fù)液代替現(xiàn)有的固井前置液，使固井前置液賦予對(duì)竄氣通道自修復(fù)的新功能。(3)在石油天然氣井首次提出井口竄氣自修復(fù)的新模式和新工藝。


圖1是本發(fā)明模擬實(shí)驗(yàn)中造縫前鋼管與水泥漿的切片示意圖。圖2是本發(fā)明模擬實(shí)驗(yàn)中通過造縫儀形成模擬微裂縫示意圖。圖3是本發(fā)明模擬實(shí)驗(yàn)中水泥漿微裂縫經(jīng)修復(fù)前置液修復(fù)后的愈合情況示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。實(shí)施例一一種治理天然氣井套間氣竄的方法，包括以下步驟第一步，將固井水泥環(huán)自修復(fù)劑與水按照重量比20 100的比例配制成自修復(fù)液，所述固井水泥環(huán)自修復(fù)劑是硅酸鈉；第二步，對(duì)發(fā)生井口竄氣的天然氣井，將天然氣井井口壓力卸掉，然后將所述自修
4復(fù)液擠入天然氣井的套間竄氣環(huán)空。其中，對(duì)于水泥漿未返到地面的天然氣井，將天然氣井井口壓力卸掉，然后將所述自修復(fù)液擠入天然氣井的套間竄氣環(huán)空，置換或替換原有套間環(huán)空流體，施工時(shí)保持?jǐn)D入壓力高于當(dāng)時(shí)的井口帶壓值3 5MPa ；對(duì)于水泥返到地面的天然氣井，將天然氣井井口壓力卸掉，然后通過將裝有所述自修復(fù)液的高壓密封容器連接到天然氣井的套間竄氣環(huán)空，使用泵車將所述自修復(fù)液擠入井口的竄氣套間水泥環(huán)，施工時(shí)保持?jǐn)D入壓力高于當(dāng)時(shí)的井口帶壓值3 5MPa。第三步，保持井口壓力高于當(dāng)時(shí)的井口帶壓值3 5MPa，如果壓力小應(yīng)及時(shí)補(bǔ)壓， 憋壓養(yǎng)護(hù)時(shí)間保持一個(gè)月以上。實(shí)施例二與實(shí)施一的區(qū)別是，自修復(fù)液為硅酸鈉與水按照重量比10 110的比例配制成的溶液。實(shí)施例三與實(shí)施一的區(qū)別是，自修復(fù)液為硅酸鉀與水按照重量比20 100的比例配制成的溶液。實(shí)施例四與實(shí)施一的區(qū)別是，自修復(fù)液為硅酸鉀與水按照重量比15 100的比例配制成的溶液。實(shí)施例五與實(shí)施一的區(qū)別是，自修復(fù)液為碳酸鈉與水按照重量比15 100的比例配制成的溶液。實(shí)施例六與實(shí)施一的區(qū)別是，自修復(fù)液為甲基硅酸鈉與水按照重量比20 100的比例配制成的溶液。實(shí)施例七與實(shí)施一的區(qū)別是，自修復(fù)液為二甲基硅酸鈣與水按照重量比20 100的比例配制成的溶液。實(shí)施例八一種治理天然氣井套間氣竄的方法，包括以下步驟第一步，將緩凝劑、固井水泥環(huán)自修復(fù)劑與水按照重量比0.8 20 100的比例配制成自修復(fù)液，所述固井水泥環(huán)自修復(fù)劑是硅酸鈉，所述緩凝劑是磺化單寧SMT ；第二步，用所述自修復(fù)液代替固井前置液，固井時(shí)先泵入自修復(fù)液，然后再泵注固井水泥漿，固井水泥漿凝固后自修復(fù)液就被自然放置在水泥環(huán)的頂部，隨時(shí)對(duì)天然氣的竄氣通道進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)。其中，如果是對(duì)于需要固井液返到地面的天然氣井，用所述自修復(fù)液代替固井前置液和部分固井水泥漿(50-100m左右)，先注入所述自修復(fù)液后再注固井水泥漿，保持水泥漿頂部距井口 50 IOOm而不返到井口，水泥漿凝固后所述自修復(fù)液被自然放置在水泥環(huán)頂部到井口的環(huán)形空間內(nèi)，隨時(shí)對(duì)天然氣的竄氣通道進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)。實(shí)施例九與實(shí)施八的區(qū)別是，自修復(fù)液為磺化單寧SMT、硅酸鈉與水按照重量比0.8 15 100的比例配制成的溶液。實(shí)施例十與實(shí)施八的區(qū)別是，自修復(fù)液為磺化單寧SMT、硅酸鉀與水按照重量比 0.8 20 100的比例配制成的溶液。實(shí)施例i^一與實(shí)施八的區(qū)別是，自修復(fù)液為磺化單寧SMT、硅酸鉀與水按照重量比 0.8 15 100的比例配制成的溶液。實(shí)施例十二與實(shí)施八的區(qū)別是，自修復(fù)液為葡萄糖酸鈉、硅酸鈉與水按照重量比 0. 2 15 110的比例配制成的溶液。實(shí)施例十三與實(shí)施八的區(qū)別是，自修復(fù)液為葡萄糖酸鈉、硅酸鈉與水按照重量比 0.6 15 120的比例配制成的溶液。實(shí)施例十四與實(shí)施八的區(qū)別是，自修復(fù)液為葡萄糖酸鈉、硅酸鉀與水按照重量比 0. 3 10 120的比例配制成的溶液。實(shí)施例十五與實(shí)施八的區(qū)別是，自修復(fù)液為葡萄糖酸鈉、甲基硅酸鉀與水按照重量比 0.3 10 120的比例配制成的溶液。實(shí)施例十六與實(shí)施八的區(qū)別是，自修復(fù)液為葡萄糖酸鈉、二甲基硅酸鈣與水按照重量比 0. 3 10 120的比例配制成的溶液。在針對(duì)新完井的天然氣井的情況下，油井水泥緩凝劑還可以是檸檬酸、有機(jī)磷酸鹽、硼酸鈉或者合成高溫緩凝劑AMPS共聚物，加量由井深和溫度定。為了進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明的結(jié)果，進(jìn)行簡(jiǎn)單的模擬實(shí)驗(yàn)，用鋼管浸泡鉆井液的方法模擬一界面(固井水泥環(huán)與套管的膠結(jié)界面)的竄氣通道。固井水泥環(huán)竄氣通道模擬方法先讓模擬套管的鋼管(直徑25cm，長(zhǎng)80cm)浸泡鉆井液(兩種鉆井液體系)24h，然后再往被鋼管浸泡后的鋼管中注入固井液，由此在固井液與套管內(nèi)壁的膠結(jié)界面產(chǎn)生微間隙，模擬油層套管內(nèi)水泥塞形成微間隙而發(fā)生竄氣的工況。浸泡鋼管鉆井液配方見表1，模擬固井液配方見表2，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。表1模擬套管的鋼管浸泡方案
權(quán)利要求
1.一種治理天然氣井套間氣竄的方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，將固井水泥環(huán)自修復(fù)劑與水按照重量比(10 30) (100 120)的比例配制成自修復(fù)液，所述固井水泥環(huán)自修復(fù)劑是硅酸鈉、硅酸鉀、甲基硅酸鈉、二甲基硅酸鈣或者碳酸鈉；第二步，對(duì)發(fā)生井口竄氣的天然氣井，將天然氣井井口壓力卸掉，然后將所述自修復(fù)液擠入天然氣井的套間竄氣環(huán)空；第三步，施工及養(yǎng)護(hù)過程中保持井口壓力高于當(dāng)時(shí)的井口帶壓值3 5MPa，如果壓力小應(yīng)及時(shí)補(bǔ)壓，憋壓養(yǎng)護(hù)時(shí)間保持一個(gè)月以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的治理天然氣井套間氣竄的方法，其特征在于，所述第二步中， 對(duì)發(fā)生井口環(huán)空竄氣，固井水泥漿未返到地面的天然氣井，將天然氣井井口壓力卸掉，然后將所述自修復(fù)液擠入天然氣井的套間竄氣環(huán)空，置換或替換原有套間環(huán)空流體，施工時(shí)保持?jǐn)D入壓力高于當(dāng)時(shí)的井口帶壓值3 5MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的治理天然氣井套間氣竄的方法，其特征在于，所述第二步中，對(duì)發(fā)生井口環(huán)空竄氣，固井水泥漿已返到地面的天然氣井，將天然氣井井口壓力卸掉， 然后將裝有所述自修復(fù)液的高壓密封容器連接到天然氣井的套間竄氣環(huán)空，使用泵車將所述自修復(fù)液擠入井口的竄氣套間水泥環(huán)，施工時(shí)保持?jǐn)D入壓力高于當(dāng)時(shí)的井口帶壓值3 5MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一權(quán)利要求所述的治理天然氣井套間氣竄的方法，其特征在于，所述當(dāng)時(shí)的井口帶壓值是指施工前天然氣竄到井口的壓力。
5.一種治理天然氣井套間氣竄的方法，其特征在于，對(duì)于新完井的天然氣井，包括以下步驟第一步，將油井水泥緩凝劑、固井水泥環(huán)自修復(fù)劑與水按照重量比(0.2 6) (10 30) (100 120)的比例配制成自修復(fù)液，所述固井水泥環(huán)自修復(fù)劑是硅酸鈉、硅酸鉀、甲基硅酸鈉、二甲基硅酸鈣或者碳酸鈉，所述緩凝劑是磺化單寧SMT、葡萄糖酸鈉、檸檬酸、有機(jī)磷酸鹽、硼酸鈉或者合成高溫緩凝劑AMPS共聚物；第二步，用所述自修復(fù)液代替固井前置液，固井時(shí)先泵入自修復(fù)液，然后再泵注固井水泥漿，固井水泥漿凝固后自修復(fù)液就被自然放置在水泥環(huán)的頂部，隨時(shí)對(duì)天然氣的竄氣通道進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的治理天然氣井套間氣竄的方法，其特征在于，所述第二步中， 對(duì)于設(shè)計(jì)需要固井液返到地面的天然氣井，用所述自修復(fù)液代替固井前置液和50-100m的固井水泥漿，自修復(fù)液的體積> 7m3，先注入所述自修復(fù)液后再注固井水泥漿，保持水泥漿頂部距井口 50 IOOm而不返到井口，留50-100m的套管環(huán)空存放修復(fù)液，水泥漿凝固后所述自修復(fù)液被自然放置在水泥環(huán)頂部到井口的環(huán)形空間內(nèi)，隨時(shí)對(duì)天然氣的竄氣通道進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的治理天然氣井套間氣竄的方法，其特征在于，所述自修復(fù)液是固井過程中代替固井前置液放置在凝固后的固井水泥環(huán)頂部的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種治理天然氣井套間氣竄的方法，將固井水泥環(huán)自修復(fù)劑與水按比例配制成自修復(fù)液，先卸掉井口壓力，然后將該自修復(fù)液擠入天然氣井的套間竄氣環(huán)空，施工和養(yǎng)護(hù)時(shí)保持?jǐn)D入壓力高于當(dāng)時(shí)的井口帶壓值3～5MPa，憋壓養(yǎng)護(hù)時(shí)間保持一個(gè)月以上，對(duì)竄氣通道進(jìn)行自修復(fù)。對(duì)于新完井的天然氣井，固井前將油井水泥緩凝劑、固井水泥環(huán)自修復(fù)劑與水按比例配制自修復(fù)液，用該自修復(fù)液代替固井前置液，固井時(shí)先泵入自修復(fù)液，再泵注固井水泥漿。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)天然氣井固井水泥環(huán)套間竄氣的自修復(fù)，能夠提高固井水泥環(huán)的耐久性和可靠性，保證氣田開發(fā)的安全性和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)E21B33/13GK102505928SQ20111031136
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者朱海濤, 楊振杰, 王嘉淮, 王容軍, 王玎, 羅天雨 申請(qǐng)人:西安石油大學(xué)