本發(fā)明屬于油氣田開發(fā)工程地下儲(chǔ)氣庫井建設(shè)領(lǐng)域，具體地，涉及一種地下儲(chǔ)氣庫井完井管柱及完井方法。

背景技術(shù)：

地下儲(chǔ)氣庫具有儲(chǔ)氣量大、安全系數(shù)高、火災(zāi)概率小、經(jīng)濟(jì)效益好、與LNG技術(shù)相比儲(chǔ)氣成本低等優(yōu)點(diǎn)。此外，地下儲(chǔ)氣庫能夠協(xié)調(diào)供求關(guān)系與調(diào)峰，實(shí)施戰(zhàn)略儲(chǔ)備，保證供氣的可靠性和連續(xù)性，且能有助于優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)和輸氣管網(wǎng)的運(yùn)行，對于國家安全與區(qū)域天然氣使用具有極其重要的作用。

由于儲(chǔ)氣庫注采井采取強(qiáng)采強(qiáng)注的作業(yè)方式，其井內(nèi)天然氣為雙向流動(dòng)，且注入、采出壓力和溫度不斷變化，井的使用壽命不受可采儲(chǔ)量的限制，而且須保證使用壽命30年以上，所以對完井管串的強(qiáng)度、密封性等提出了更高的要求。目前管柱串設(shè)計(jì)時(shí)往往考慮最大日注采速度進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有盲目性。

首先，實(shí)際配產(chǎn)量隨社會(huì)需求、調(diào)峰需要等不斷變化，儲(chǔ)氣庫井管柱當(dāng)前的設(shè)計(jì)方法難以做到適時(shí)應(yīng)變。

其次，地下儲(chǔ)氣庫的季節(jié)調(diào)峰功能決定其必須能夠在短時(shí)間內(nèi)承受高速、高壓氣體的沖蝕，尤其是安全閥位置的沖蝕問題和密封失效尤為明顯?，F(xiàn)階段安全閥設(shè)計(jì)一般根據(jù)油管規(guī)格進(jìn)行選擇，然而當(dāng)配產(chǎn)量超過預(yù)期設(shè)定，或儲(chǔ)氣庫井發(fā)生泄漏事故導(dǎo)致注采流速過大時(shí)，安全閥位置可能發(fā)生功能性失效，甚至造成儲(chǔ)氣庫井泄露、停產(chǎn)，甚至報(bào)廢等嚴(yán)重事故。

另外，地下儲(chǔ)氣庫井既注又采的雙向作業(yè)，使得目前氣井作用的單向安全閥設(shè)計(jì)不能滿足儲(chǔ)氣庫井作業(yè)的安全需求。尤其是注氣過程中，單向安全閥的事故反應(yīng)不能瞬間切斷天然氣的注入過程，甚至因注入氣體壓力過大造成安全閥失效，引發(fā)更大規(guī)模的事故。

因此，需要發(fā)明一種改進(jìn)的地下儲(chǔ)氣庫井完井管柱和完井工藝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種地下儲(chǔ)氣庫井完井管柱及完井方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述方案：

地下儲(chǔ)氣庫井完井管柱，包括套管柱和油管柱，油管柱位于套管柱內(nèi)，套管柱位于由地層通過鉆井工藝而形成的井筒內(nèi)；其中：

所述套管柱包括：水泥環(huán)和套管，套管通過水泥環(huán)與井筒周圍地層連接；

所述油管柱位于套管內(nèi)，油管柱由井下工具連接裝配而成；所述井下工具，包括：油管掛、配長短節(jié)、上流動(dòng)接頭、上安全閥、中流動(dòng)接頭、下安全閥、下流動(dòng)接頭、氣密封油管、循環(huán)滑套、上部油管、封隔器、磨銑延伸筒、下部油管、坐落接頭、篩管、引鞋；引鞋、下部油管、篩管、下部油管、坐落接頭、下部油管、磨銑延伸筒、下部油管、封隔器、上部油管、循環(huán)滑套、上部油管、氣密封油管、下流動(dòng)接頭、上部油管、下安全閥、上部油管、中流動(dòng)接頭、上部油管、上安全閥、上部油管、上流動(dòng)接頭、上部油管、配長短節(jié)、上部油管、油管掛自下而上裝配，上述井下工具間通過變扣短節(jié)連接。

優(yōu)選地，所述上安全閥采用自平衡井下安全閥，所述下安全閥采用自平衡井下安全閥，上安全閥可從地面控制開啟或關(guān)閉。

上述地下儲(chǔ)氣庫井完井方法，包括以下施工步驟：完井施工前準(zhǔn)備，(二)完井；完井施工過程包括(1)起出酸化管柱，(2)井口及采氣樹試壓，(3)完井管柱下入；所述(3)完井管柱下入施工過程包含井下安全閥施工過程。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：在不影響地下儲(chǔ)氣庫井正常作業(yè)和配產(chǎn)量的前提下，創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)了雙向雙安全閥管柱串，優(yōu)化完井管柱串和井下安全閥安裝方式，保證地下儲(chǔ)氣庫井發(fā)生井口、井下安全事故，如爆炸、泄露、過載時(shí)，井筒、管柱和整個(gè)儲(chǔ)氣庫井的損失減小到最低，提高管柱在作業(yè)工況下的穩(wěn)定性，保障地下儲(chǔ)氣庫井的長期安全運(yùn)行。

附圖說明

圖1是地下儲(chǔ)氣庫井完井管柱結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是地下儲(chǔ)氣庫井完井管柱井下安全閥連接線路示意圖；

圖中：1.水泥環(huán)，10.套管，11.油管掛，12.配長短節(jié)，13.上流動(dòng)接頭，14.上安全閥，15.中流動(dòng)接頭，16.下安全閥，17.下流動(dòng)接頭，18.氣密封油管，19.循環(huán)滑套，110.上部油管，111.封隔器，112.磨銑延伸筒，113.下部油管，114.坐落接頭，115.篩管，116.引鞋；21.井筒，22.控制線路，23.壓力傳感器，24.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，25.壓力傳感器終端，26.串并聯(lián)集線器，27.用戶，28.計(jì)算機(jī)

具體實(shí)施方式

如圖1所示，地下儲(chǔ)氣庫井完井管柱，包括套管柱和油管柱，油管柱位于套管柱內(nèi)，套管柱位于由地層通過鉆井工藝而形成的井筒21內(nèi)；其中：

所述套管柱包括：水泥環(huán)1和套管10，套管10通過水泥環(huán)1與井筒21周圍地層連接。

所述油管柱位于套管10內(nèi)，油管柱由井下工具連接裝配而成；所述井下工具，包括：油管掛11、配長短節(jié)12、上流動(dòng)接頭13、上安全閥14、中流動(dòng)接頭15、下安全閥16、下流動(dòng)接頭17、氣密封油管18、循環(huán)滑套19、上部油管110、封隔器111、磨銑延伸筒112、下部油管113、坐落接頭114、篩管115、引鞋116；引鞋116、下部油管113、篩管115、下部油管113、坐落接頭114、下部油管113、磨銑延伸筒112、下部油管113、封隔器111、上部油管110、循環(huán)滑套19、上部油管110、氣密封油管18、下流動(dòng)接頭17、上部油管110、下安全閥16、上部油管110、中流動(dòng)接頭15、上部油管110、上安全閥14、上部油管110、上流動(dòng)接頭13、上部油管110、配長短節(jié)12、上部油管110、油管掛11自下而上裝配，上述井下工具間通過變扣短節(jié)連接。

所述上安全閥14采用自平衡井下安全閥，所述下安全閥16采用自平衡井下安全閥，上安全閥可從地面控制開啟或關(guān)閉。

上述地下儲(chǔ)氣庫井完井方法包括以下施工步驟：

(一)完井施工前準(zhǔn)備，(二)完井；

完井施工前準(zhǔn)備施工過程采用目前行業(yè)內(nèi)通用的施工方法，可參考行業(yè)規(guī)范；

完井施工過程包括(1)起出酸化管柱，(2)井口及采氣樹試壓，(3)完井管柱下入；上述(二)完井施工過程中的(1)起出酸化管柱施工過程、(2)井口及采氣樹試壓施工過程采用目前行業(yè)內(nèi)通用的施工方法，可參考行業(yè)規(guī)范，本發(fā)明不作具體描述；所述(3)完井管柱下入施工過程包含井下安全閥施工過程。

以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明涉及的地下儲(chǔ)氣庫井完井方法進(jìn)行描述：

(一)完井施工前準(zhǔn)備施工過程：

(1)安裝油管四通，并注塑試壓。

(2)安裝井控設(shè)備，做好防噴及壓井工作。優(yōu)選的，地面高壓管線水密封試壓值至少大于預(yù)計(jì)施工壓力的1.2倍。

(3)替換泥漿。下外加厚油管底帶喇叭口，清水頂替井筒內(nèi)泥漿。

(4)通井。下外加厚油管底帶通井規(guī)，通井至人工井底，并探人工井底。

(5)刮削套管。下外加厚油管底帶刮削器在封隔器附近位置井段反復(fù)刮削三次，直至無遇阻現(xiàn)象。

(6)洗井。用清水大排量反洗井，進(jìn)出口液性一致。

(7)試壓。優(yōu)選的，井筒試壓20MPa，滿足30min壓降小于0.5MPa為合格，然后鉆盲板、二次洗井、射孔。

(8)安裝帶壓作業(yè)設(shè)備。

(9)酸化。

(二)完井施工過程：

(1)起出酸化管柱。

(2)井口及采氣樹試壓。

(3)完井管柱下入。

(三)完井管柱下入施工過程：

(1)檢查所有工具的外觀是否完好，對上安全閥14和下安全閥16進(jìn)行現(xiàn)場壓力測試，檢查封隔器111的坐封銷釘數(shù)量是否準(zhǔn)確。

(2)下入引鞋116+坐落接頭114+篩管115工具串。

(3)下入氣密封油管18。

(4)下入坐落接頭114。

(5)下入氣密封油管18。

(6)下入封隔器總成：磨銑延伸筒112+封隔器111工具串。優(yōu)選的，下入時(shí)扶正工具串緩慢下放入井，發(fā)現(xiàn)遇阻立即剎住，上提1-2米，遇阻不得超過2噸。優(yōu)選的，封隔器111下入后要控制純下鉆速度40-60秒每根油管。

(7)下入氣密封油管18。

(8)下入循環(huán)滑套19。循環(huán)滑套19吊上鉆頭時(shí)防止磕碰，下入時(shí)撕掉過流孔的保護(hù)膜，與氣密封油管18連接時(shí)引扣。

(9)下入氣密封油管18。

(10)下入上部油管110。

(11)下入安全閥總成：上流動(dòng)接頭13+上安全閥14+中流動(dòng)接頭15+下安全閥16+下流動(dòng)接頭17工具串。

(12)下入氣密封油管18。

(13)管柱下到預(yù)定位置之前1根油管長度位置時(shí)，進(jìn)行電測校深，復(fù)核管柱數(shù)據(jù)，調(diào)整配長短節(jié)12準(zhǔn)確確定封隔器111坐封位置。

(14)優(yōu)選的，坐放油管掛11驗(yàn)證油管密封性。在滑套上投堵塞器，泵車打壓35MPa，保持15min，壓降小于0.5MPa為合格。

(15)坐封封隔器111。在坐落接頭114上投堵塞器，逐級打壓坐封封隔器111。優(yōu)選的，打壓10MPa保持10min，20MPa保持10min，30MPa保持10min，40MPa保持10min，50MPa保持10min，60MPa保持10min。坐封完畢后緩慢泄壓。

(16)檢驗(yàn)井口密封性。關(guān)閉上安全閥14和下安全閥16觀察油套壓是否有變化，如果有壓力則緩慢泄壓至零，待油套壓全部為零后保持30分鐘，油套壓不再有變化時(shí)拆壓井作業(yè)設(shè)備、防噴器，安裝采氣樹。

(17)檢驗(yàn)封隔器111密封性。優(yōu)選的，打開上安全閥14和下安全閥16，環(huán)空內(nèi)打壓10MPa保持10分鐘，壓降小于0.5MPa為合格，驗(yàn)證完畢后打撈堵塞器。

(18)注入環(huán)空保護(hù)液。

(19)完井完成。

(四)完井管柱安全閥施工過程：

(1)上安全閥14、下安全閥16地面開關(guān)測試。手壓泵內(nèi)加上液壓油，油量為手壓泵容積2/3。將控制線路22放到上安全閥14、下安全閥16接口位置，用手壓泵排油注入安全閥活塞內(nèi)，排出活塞內(nèi)空氣，連接控制線路22到上安全閥14和下安全閥16上，進(jìn)行緩慢打壓。確認(rèn)上安全閥14和下安全閥16均能正常開啟后進(jìn)行泄壓操作。卸開手壓泵。

(2)下流動(dòng)接頭17、下安全閥16上扣。下安全閥16按GB/T 28259-2012裝配，設(shè)置采氣方向?yàn)槠涔ぷ鞴r。

(3)下安全閥16連接至油管柱，預(yù)留控制線路22的接口。

(4)上流動(dòng)接頭13、上安全閥14上扣。上安全閥14按GB/T 28259-2012裝配，設(shè)置注氣工況為其工作工況，在上安全閥14底部安裝串并聯(lián)集線器26，預(yù)留控制線路22的接口。

(5)上安全閥14連接至油管柱，并使用控制線路將上安全閥14接口與步驟(3)所述控制線路22的接口連接。

(6)下放油管柱，并連接上安全閥14接口與控制線路22。

(7)連接手壓泵和壓力表到控制線路22，手壓泵加液壓油，油量為手壓泵容積3/4。將控制線路22放到下安全閥16接口位置，利用手壓泵排出下安全閥16內(nèi)空氣，連接控制線路22到下安全閥16，連接步驟(6)所述控制線路22到串并聯(lián)集線器26。

(8)第一次試壓。優(yōu)選的，根據(jù)地下儲(chǔ)氣庫井最大采氣運(yùn)行壓力確定試壓壓力，控制穩(wěn)壓20分鐘，壓降不大于0.8MPaPa為合格。

(9)泄掉手壓泵壓力使下安全閥16內(nèi)壓力至環(huán)境壓力。

(10)將控制線路22放到上安全閥14接口位置，利用手壓泵排出上安全閥14內(nèi)空氣。將控制線路22與串并聯(lián)集線器26的預(yù)留接口連接。

(11)第二次試壓。優(yōu)選的，根據(jù)地下儲(chǔ)氣庫井最大注氣運(yùn)行壓力確定試壓壓力，控制穩(wěn)壓20分鐘，壓降不大于0.8MPa為合格。

(12)下放上安全閥14和下安全閥16到指定井深位置。優(yōu)選的，試壓合格后泄手壓泵壓力至30MPa，保持開啟狀態(tài)下放安全閥，控制線路22隨油管同時(shí)下放，并在每個(gè)油管結(jié)箍位置設(shè)置控制線路22保護(hù)器。

(13)控制線路22穿越油管掛11。油管掛11連接到油管柱后手壓泵泄壓至零。油管掛11下部穿越孔密封接頭穿到控制線路22上，保持控制線路22長直狀態(tài)，將控制線路22穿越油管掛11，將油管掛11上部穿越孔密封接頭穿到控制線路22上，擰緊密封接頭。

(14)控制線路22穿越采氣樹。將控制線路22從采油樹穿越孔穿出，連接采油樹與控制線路22的配套接頭。優(yōu)選的，對上述配套接頭進(jìn)行試壓，試驗(yàn)壓力與安裝前井口試驗(yàn)壓力相同，穩(wěn)壓20分鐘，壓降不大于0.8MPa為合格，泄壓。

(15)控制線路22連接至地面控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)28。地下儲(chǔ)氣庫井測試期間，連接地面控制線路22到采油樹針閥；地下儲(chǔ)氣庫井生產(chǎn)期間，地面控制線路22連接到地面控制計(jì)算機(jī)28。

(16)通過上述施工過程，所述油管柱實(shí)現(xiàn)以下功能：上安全閥14與下安全閥16采用控制線路22連接，控制線路22連接到串并聯(lián)集線器26，壓力傳感器23測量上安全閥14與上部油管110的接頭、以及下安全閥16與上部油管110的接頭處的壓力數(shù)據(jù)，壓力數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器24記錄，然后由壓力傳感器終端25上傳至地面計(jì)算機(jī)28。用戶27通過計(jì)算機(jī)28控制串并聯(lián)集線器26進(jìn)行采氣、注氣工況的切換。

(17)通過上述施工過程，上安全閥14和下安全閥16實(shí)現(xiàn)雙向串聯(lián)安裝。井下安全閥在注氣和采氣工況下均能及時(shí)反應(yīng)，封堵油管柱內(nèi)氣體使之不能向上或向下噴發(fā)。當(dāng)采氣作業(yè)發(fā)生井下、井口事故時(shí)，下安全閥16啟動(dòng)應(yīng)急反應(yīng)，使待采天然氣得到密封，保證井筒安全；當(dāng)注氣作業(yè)發(fā)生井下、井口事故時(shí)，上安全閥14與下安全閥16同時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急反應(yīng)，在上安全閥和下安全閥之間形成封閉段，保證已注天然氣和正在注入的天然氣迅速隔離，保護(hù)管柱結(jié)構(gòu)完整，保證井筒安全。

優(yōu)選的，本發(fā)明用于地下儲(chǔ)氣庫井的注氣、采氣工況。但本發(fā)明不限于僅應(yīng)用于地下儲(chǔ)氣庫井，凡具有注氣、采氣功能的氣井均可應(yīng)用。

以上所述實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，并非用以限定本發(fā)明的應(yīng)用范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的結(jié)構(gòu)、連接方式等變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。