天然气储配站工程地下高压储气井施工技术探究
宋孟哲
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宋孟哲,. 天然气储配站工程地下高压储气井施工技术探究[J]. 天然气进展,2023.2. DOI:10.12721/ccn.2023.157017.
摘要: 在多数地区的天然气储配发展中,天然气储备方式为高压装置地下或者地面储存,但地面储存的过程中,会因为天然气的易燃性致使高压容器的易爆特点威胁地面安全,影响土地的正常使用及消防系统的有序运行,为了避免发生安全风险,通常选择利用地下高压储气井来储存天然气。高压储气井施工技术的应用效果显著,井身的稳定性强、强度高,可以为天然气汽车的正常使用提供保障,促进社会稳定可持续发展。
关键词: 天然气储配站;地下高压储气井;固井施工作业
DOI:10.12721/ccn.2023.157017
基金资助:

地下高压储气井属于新型施工项目,能够为人们的生产生活持续供给天然气。为了强化天然气运输过程中的安全性,应加强研究相关施工技术的基本原理,正确选择施工器具,编制科学的施工方案,保证各环节施工作业能够有序开展。

1.地下储气井的主要构成及应用原理

地下储气井主要采用钻井下套管的方式开展施工作业,将气井的井身部分埋在地下,利用管箍完成套管上、下底封头与套管的连接,封头的主要材质应选用优质的碳素钢材。选用水泥作为固井材料,提高套管与井底、井壁空间的稳定性。应在储气井的井口位置合理配置进气口和排气口,加强排水设施建设,避免出现积水。天然气需要在排出井外之前经过脱硫、增压及脱水几个不可缺少的步骤,最终完成压缩天然气汽车的充装工作。

2.地下高压储气井的施工工艺流程

2.1钻机安装及钻井作业

本文以某天然气储配站工程为例进行说明,介绍具体的施工方法及步骤。此项工程共需钻井75套,总体的储气量应达到20万m³,井深达243.5m,单井水容积为9.3m³,规定设计压力为27.5Mpa,最高工作压力应保持在25Mpa。工作人员应结合具体的设计要求做好井口的定位工作,为提高钻机作业过程中的平稳性,应在储气区两侧位置修建钻机平台基础,为钻机提供作业空间。

2.2钻具搭配和使用

在开展钻井作业过程中,钻具的选择直接影响钻井质量,本工程中主要利用171/4″钻头+8″钻铤+5″钻杆+108方钻杆进行首次开钻,利用121/2″钻头+8″钻铤+7″钻杆+108方钻杆开展第二次开钻作业。同时合理控制钻具的转速,最佳范围在60—80之间,施工人员应将钻铤长度控制在15m左右,确保井身拥有良好的垂直度,保证井身倾斜角度在2°以下。如果在钻进的过程中遇到漏层,则应结合更高一级的钻机开展施工作业。在使用钻井液的过程中,需做到不漏失和无溢流。

2.3井筒安装方案

井筒安装具体指下套管,在储气井施工中,是不可或缺的重要环节。在正式下套管之前应利用钻具做好下钻通井工作,保证安装通道畅通无阻,结合相关规定做好洗井工作,以免井内存有杂质形成堵塞,安排专门的工作人员观察振动筛位置岩屑的实际返出情况,保证井壁的稳定性。施工人员应将密封脂均匀涂抹在母扣上,做好充足的准备工作。选择使用标准通径的入井套管,保证规格及编号等与设计标准不存在差异,合理控制套管柱的下放速度,避免高于0.5m/s,施工人员应在进行套管对扣时扶正套管,科学控制紧扣力度,当扭矩值达到12270N·m标准后,将丝扣上紧。如果在下套管过程中,套管的静止时间超过了5min,需要进行适当的活动。除此之外,应安排专门的工作人员观察施工作业中套管的根数及编号,避免与设计要求出现较大偏差。

2.4井筒灌浆固井准备工作

开展井筒灌浆固井作业的过程中,应利用水泥浆严格按照自下而上的顺序进行灌注,施工人员应保证水泥浆可以包裹整个套管外壁,强化套筒的稳定性及可靠性。前期的准备工作有着重要影响和作用,应保证此环节的有效性,首先,应预留长出套管3—5m的12½″裸眼井段;其次,针对表层套管而言,应做好砾石层和易垮塌层段的封闭工作,且保证井身整体不存在严重的渗漏;最后,开展水泥浆初凝试验工作,保证初凝时间达到24小时。

2.5固井施工主要步骤

开展固井施工作业的主要流程如下:首先,采用G级油井水泥制作成水泥浆,同时合理控制水泥浆配置密度,最佳范围为1.6—1.8,明确合理的水灰比为7:3,此处指体积比;其次,输送水泥浆的工作应选择专用的管道完成,采用自下而上的方式开展水泥浆灌注工作,直到水泥浆返回地面时停止施工作业;再次,依据井眼实际容积灌注7m³左右的水泥浆,并做好洗井液的回收工作;最后,确定水泥浆凝固后,应重视水泥浆的补注环节,与地面的水平线保持一致。

2.6强度试验的有序开展

为了明确储气井的强度,应做好配套的水压试验,主要利用洁净的自来水进行试验,采用专用的试压泵,在本工程中,规定的最高工作压力为25Mpa,将工作压力的1.5倍定为试验压力。首先,将清水注入到套管中,将试压泵的压力升至20Mpa,并维持压力约15min的时间,记录压力表的实际变化情况;其次,将压力升至37.5Mpa,维持压力约4h的时间,观察压力表的实时动态;最后,将压力降到27.5Mpa,维持压力约15min的时间,如果不存在渗漏的情况,则认定为合格。

2.7气密性试验的有效落实

为进一步保证储气井的质量,应充分落实气密性试验。首先,采用压差排水法排干净井筒内部的水分,有效连接空气压缩机与进气口,将进气口的阀门打开,当压力达到1Mpa时,停止升压,通过排液口将井筒内液体排出,直到没有水雾出现后将排液口关闭,之后维持井筒内压力,检查是否存在渗漏点;其次,施工人员应认真检查阀门及仪表等结件,避免存在漏气现象,之后将压力加到25Mpa,关闭进气口阀门,维持压力约8h,观察井筒内压力变化,如果压降在1%以下,符合规定标准,判定为合格。

结语:储气井主要埋设在地下,此类储气井具有较多的应用优势,如土地占用面积小、实际使用寿命长及安全性高等,拥有广泛的应用范围及广阔的发展前景。应用地下高压储气井施工技术,能够提高天然气储配站工程建设效率和质量,保证天然气供给可靠性的前提下确保天然气供给的充足。施工人员应认真研究此项技术的应用要点,熟练掌握工艺流程,为民生发展打下坚实基础。

参考文献:

[1]郇宜涛.分析压缩天然气加气站地下储气井的腐蚀与防护[J].数码世界,2018(8):1.

[2]陈耀华,李文波,陈祖志.高压气地下储气井固井质量不合格原因分析[J].西部探矿工程,2019,31(2):3.

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