專利名稱：一種治理天然氣井套間氣竄的方法
技術領域：
本發明屬于石油天然氣開發領域，特別涉及一種治理天然氣井套間氣竄的方法。
背景技術：
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)即環空帶壓問題一直是是世界上許多油氣田面臨的嚴重問題，使很多氣井存在安全和環境的隱患。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， 產生了較大安全和環境壓力。解決氣井環空帶壓問題的基本方法是采用擠水泥大修井修復方法和化學堵漏修復方法，但由于竄氣通道尺寸微小很難擠入，成功率低，許多損傷井的修復作業需要進行 2-3次。修復后的氣井往往在很短時間內又可能出現問題，需要重新修復。如哈薩克斯坦讓那若爾油田在對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，有效期只有一個月左右，多數井在修井后再次發生井口竄氣。多數環空帶壓的油氣井由于井身結構和工程條件的限制，無法進行有效的修復。為保證天然氣田安全高效的開發，必須解決天然氣井環空帶壓問題。同時地下儲氣庫的建設對氣井水泥環的密閉可靠性和耐久性提出了更高的要求，對氣井水泥環竄氣通道自修復的技術方法要求更加緊迫。
發明內容
為了克服上述現有技術的不足，本發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的理念，能夠提高天然氣井固井質量，提高氣井固井水泥環的耐久性和可靠性，減少氣井維護成本，保證氣田開發的安全性和經濟效益。為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是—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，將固井水泥環自修復劑與水按照重量比(10 30) (100 120)的比例配制成自修復液，所述固井水泥環自修復劑是硅酸鈉、硅酸鉀、甲基硅酸鈉、二甲基硅酸鈣或者碳酸鈉；第二步，對發生井口竄氣的天然氣井，將天然氣井井口壓力卸掉，然后將所述自修復液擠入天然氣井的套間竄氣環空；第三步，施工及養護過程中保持井口壓力高于當時的井口帶壓值3 5MPa，如果壓力小應及時補壓，憋壓養護時間保持一個月以上。所述第二步中，對發生井口環空竄氣，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，然后將所述自修復液擠入天然氣井的套間竄氣環空，置換或替換原有套間環空流體，施工時保持擠入壓力高于當時的井口帶壓值3 5MPa。所述第二步中，對發生井口環空竄氣，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液的高壓密封容器連接到天然氣井的套間竄氣環空，使用泵車將所述自修復液擠入井口的竄氣套間水泥環，施工時保持擠入壓力高于當時的井口帶壓值3 5MPa。上述的“當時的井口帶壓值”是指指施工前天然氣竄到井口的壓力。本發明的另外一種治理天然氣井套間氣竄的方法，主要是針對新完井的天然氣井，包括以下步驟第一步，將油井水泥緩凝劑、固井水泥環自修復劑與水按照重量比(0.2 6) (10 30) (100 120)的比例配制成自修復液，所述固井水泥環自修復劑是硅酸鈉、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，用所述自修復液代替固井前置液，固井時先泵入自修復液，然后再泵注固井水泥漿，固井水泥漿凝固后自修復液就被自然放置在水泥環的頂部，隨時對天然氣的竄氣通道進行自動修復。。該方法中，所述第二步，對于設計需要固井液返到地面的天然氣井，用所述自修復液代替固井前置液和50-100m的固井水泥漿，自修復液的體積> 7m3，先注入所述自修復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的套管環空存放修復液，水泥漿凝固后所述自修復液被自然放置在水泥環頂部到井口的環形空間內，隨時對天然氣的竄氣通道進行自動修復。該方法中，所述自修復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頂部的。與現有技術相比，本發明的優點是(1)用硅酸鹽和碳酸鹽作為天然氣井固井水泥環井口竄氣的自修復劑，通過相應的施工工藝的配合，實現對天然氣井井口竄氣的預防和自修復，避免復雜昂貴和危險的大修井作業。(2)用自修復液代替現有的固井前置液，使固井前置液賦予對竄氣通道自修復的新功能。(3)在石油天然氣井首次提出井口竄氣自修復的新模式和新工藝。
圖1是本發明模擬實驗中造縫前鋼管與水泥漿的切片示意圖。圖2是本發明模擬實驗中通過造縫儀形成模擬微裂縫示意圖。圖3是本發明模擬實驗中水泥漿微裂縫經修復前置液修復后的愈合情況示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例詳細說明本發明的實施方式。實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，將固井水泥環自修復劑與水按照重量比20 100的比例配制成自修復液，所述固井水泥環自修復劑是硅酸鈉；第二步，對發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復液擠入天然氣井的套間竄氣環空。其中，對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，然后將所述自修復液擠入天然氣井的套間竄氣環空，置換或替換原有套間環空流體，施工時保持擠入壓力高于當時的井口帶壓值3 5MPa ；對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液的高壓密封容器連接到天然氣井的套間竄氣環空，使用泵車將所述自修復液擠入井口的竄氣套間水泥環，施工時保持擠入壓力高于當時的井口帶壓值3 5MPa。第三步，保持井口壓力高于當時的井口帶壓值3 5MPa，如果壓力小應及時補壓， 憋壓養護時間保持一個月以上。實施例二與實施一的區別是，自修復液為硅酸鈉與水按照重量比10 110的比例配制成的溶液。實施例三與實施一的區別是，自修復液為硅酸鉀與水按照重量比20 100的比例配制成的溶液。實施例四與實施一的區別是，自修復液為硅酸鉀與水按照重量比15 100的比例配制成的溶液。實施例五與實施一的區別是，自修復液為碳酸鈉與水按照重量比15 100的比例配制成的溶液。實施例六與實施一的區別是，自修復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。實施例七與實施一的區別是，自修復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、固井水泥環自修復劑與水按照重量比0.8 20 100的比例配制成自修復液，所述固井水泥環自修復劑是硅酸鈉，所述緩凝劑是磺化單寧SMT ；第二步，用所述自修復液代替固井前置液，固井時先泵入自修復液，然后再泵注固井水泥漿，固井水泥漿凝固后自修復液就被自然放置在水泥環的頂部，隨時對天然氣的竄氣通道進行自動修復。其中，如果是對于需要固井液返到地面的天然氣井，用所述自修復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液被自然放置在水泥環頂部到井口的環形空間內，隨時對天然氣的竄氣通道進行自動修復。實施例九與實施八的區別是，自修復液為磺化單寧SMT、硅酸鈉與水按照重量比0.8 15 100的比例配制成的溶液。實施例十與實施八的區別是，自修復液為磺化單寧SMT、硅酸鉀與水按照重量比 0.8 20 100的比例配制成的溶液。實施例i^一與實施八的區別是，自修復液為磺化單寧SMT、硅酸鉀與水按照重量比 0.8 15 100的比例配制成的溶液。實施例十二與實施八的區別是，自修復液為葡萄糖酸鈉、硅酸鈉與水按照重量比 0. 2 15 110的比例配制成的溶液。實施例十三與實施八的區別是，自修復液為葡萄糖酸鈉、硅酸鈉與水按照重量比 0.6 15 120的比例配制成的溶液。實施例十四與實施八的區別是，自修復液為葡萄糖酸鈉、硅酸鉀與水按照重量比 0. 3 10 120的比例配制成的溶液。實施例十五與實施八的區別是，自修復液為葡萄糖酸鈉、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。實施例十六與實施八的區別是，自修復液為葡萄糖酸鈉、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。為了進一步驗證本發明的結果，進行簡單的模擬實驗，用鋼管浸泡鉆井液的方法模擬一界面(固井水泥環與套管的膠結界面)的竄氣通道。固井水泥環竄氣通道模擬方法先讓模擬套管的鋼管(直徑25cm，長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壁的膠結界面產生微間隙，模擬油層套管內水泥塞形成微間隙而發生竄氣的工況。浸泡鋼管鉆井液配方見表1，模擬固井液配方見表2，實驗結果見表3。表1模擬套管的鋼管浸泡方案
權利要求
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，將固井水泥環自修復劑與水按照重量比(10 30) (100 120)的比例配制成自修復液，所述固井水泥環自修復劑是硅酸鈉、硅酸鉀、甲基硅酸鈉、二甲基硅酸鈣或者碳酸鈉；第二步，對發生井口竄氣的天然氣井，將天然氣井井口壓力卸掉，然后將所述自修復液擠入天然氣井的套間竄氣環空；第三步，施工及養護過程中保持井口壓力高于當時的井口帶壓值3 5MPa，如果壓力小應及時補壓，憋壓養護時間保持一個月以上。
2.根據權利要求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， 對發生井口環空竄氣，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，然后將所述自修復液擠入天然氣井的套間竄氣環空，置換或替換原有套間環空流體，施工時保持擠入壓力高于當時的井口帶壓值3 5MPa。
3.根據權利要求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，對發生井口環空竄氣，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液的高壓密封容器連接到天然氣井的套間竄氣環空，使用泵車將所述自修復液擠入井口的竄氣套間水泥環，施工時保持擠入壓力高于當時的井口帶壓值3 5MPa。
4.根據權利要求1至3任一權利要求所述的治理天然氣井套間氣竄的方法，其特征在于，所述當時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、固井水泥環自修復劑與水按照重量比(0.2 6) (10 30) (100 120)的比例配制成自修復液，所述固井水泥環自修復劑是硅酸鈉、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，用所述自修復液代替固井前置液，固井時先泵入自修復液，然后再泵注固井水泥漿，固井水泥漿凝固后自修復液就被自然放置在水泥環的頂部，隨時對天然氣的竄氣通道進行自動修復。
6.根據權利要求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， 對于設計需要固井液返到地面的天然氣井，用所述自修復液代替固井前置液和50-100m的固井水泥漿，自修復液的體積> 7m3，先注入所述自修復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的套管環空存放修復液，水泥漿凝固后所述自修復液被自然放置在水泥環頂部到井口的環形空間內，隨時對天然氣的竄氣通道進行自動修復。
7.根據權利要求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頂部的。
全文摘要
本發明公開了一種治理天然氣井套間氣竄的方法，將固井水泥環自修復劑與水按比例配制成自修復液，先卸掉井口壓力，然后將該自修復液擠入天然氣井的套間竄氣環空，施工和養護時保持擠入壓力高于當時的井口帶壓值3～5MPa，憋壓養護時間保持一個月以上，對竄氣通道進行自修復。對于新完井的天然氣井，固井前將油井水泥緩凝劑、固井水泥環自修復劑與水按比例配制自修復液，用該自修復液代替固井前置液，固井時先泵入自修復液，再泵注固井水泥漿。本發明可實現天然氣井固井水泥環套間竄氣的自修復，能夠提高固井水泥環的耐久性和可靠性，保證氣田開發的安全性和經濟效益。
文檔編號E21B33/13GK102505928SQ20111031136
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月14日 優先權日2011年10月14日
發明者朱海濤, 楊振杰, 王嘉淮, 王容軍, 王玎, 羅天雨 申請人:西安石油大學