一种地面煤层气井的玻璃钢套管管串工艺及连接接头的制作方法
【专利摘要】本发明涉及煤层气开采领域，尤其涉及用于地面开采煤层气生产领域。通过本发明，将传统的整个管串为全金属套管工艺改为煤层段选用玻璃钢套管管串工艺，同时增加了玻璃钢套管管串的定位环节，通过对玻璃钢套管管串生产工艺的控制，在制造厂生产出符合要求的玻璃钢套管管串，管串两侧采用金属套管螺纹连接形式，不会对现场施工工艺产生影响。同时在煤层段采用玻璃钢套管后，可以降低煤矿采煤时的风险，提高采煤效率。
【专利说明】一种地面煤层气井的玻璃钢套管管串工艺及连接接头
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤层气开采领域，尤其涉及用于地面开采煤层气生产领域。
【背景技术】
[0002]煤层气俗称瓦斯，是一种非常规天然气，它的主要成分是甲烷，是一种十分有用的清洁能源。通常煤层气是以游离态和吸附态的形式储存在煤层中，当煤矿在开采煤的过程中，由于采煤工作面原有应力状态发生了改变，储存在煤层中的瓦斯会释放出来，当浓度达到一定数量时，会发生爆炸事故。因此，煤矿在采煤前，先将煤层中的瓦斯气体抽采出来，这样可以降低采煤时发生瓦斯爆炸的概率，同时可将此气体收集起来作为能源进行使用，减少对大气直接排放造成的污染。目前，抽采煤层瓦斯气体的方式有两种:地面抽采和井下抽采。地面抽采是目前使用最多的方式，采用的方法是地面钻井，将钢套管放入钻好的井孔中，通过固井、射孔、压裂和排采等过程，将煤层中的瓦斯气体抽采出来。此种工艺的优点是:钢套管具有很好的强度指标，在地下受到一定的地应力作用时，不宜发生变形，同时，金属螺纹易于密封，进行压裂时，具有较高的压力，缺点是使用金属套管后，在对地面开采后的煤层段进行地下采煤时，很不安全，井下采煤多数使用的是割煤机，在采煤时，割煤机遇到金属套管后会发生火花，引起爆炸。目前在地面煤层气抽采过程中，采用这种施工工艺，已投产了很多抽采气井。针对地面抽采后的煤层，在井下采煤时，遇到钢套管后，采用的方法是，事先要确定钢套管的精确位置，快接近金属套管时要用很慢的速度进行，大型机械难以发挥作用，此时大多采用人力开挖的形式，同时要将金属套管全部挖开，采用牵引或其它方式去掉钢套管，极大地影响了采煤速度，同时也带来很多的安全隐患。
[0003]基于上述原因，我们对钻孔后放入的钢套管工艺进行了改进，将全段采用钢套管的模式，改为部分采用钢套管，在煤层段选用玻璃钢套管，此材料为复合材料，这样在进行煤矿开采时，采煤机遇到的是复合材料，直接可以将玻璃钢套管打碎，不会产生金属之间的接触，从而避免了产生火花的可能性，降低了火花引起爆炸的概率。
[0004]传统钢套管下井工艺如下:
[0005]通过测井确定所钻的井深及煤层所在位置，测量所下每根套管长度尺寸，通过套管短节来调整煤层位置，确保在煤层段为一整根套管，不出现节箍，这样在射孔时，保证将钢套管有效射穿，确保后面进行的压裂和排采工序正常进行。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种使用方便、成本低的煤层气井使用的钢套管与玻璃钢套管组合下管工艺及连接接头。
[0007]玻璃钢套管为非金属复合材料，为了保证玻璃钢套管的抗内压及外挤压强度，在制作过程中都是一层层缠绕上的，因此层与层之间的粘接强度是一个薄弱环节，而且管的两侧带有连接螺纹，螺纹与管基体间的强度以及它的韧性很低，如直接将煤层段的钢套管更换为玻璃钢套管，按照正常的下井工艺，需在现场进行螺纹连接，会导致玻璃钢套管基体材料受到很大的挤压，容易导致层间离层，导致管壁的强度降低，无法承受压裂及地应力产生的外界压力，直接影响煤层气抽采井的寿命；另外，由于玻璃钢两侧的管螺纹韧性差，在现场连接时，螺纹扭矩的数值无法控制，扭矩不够，会导致管的密封性不够，扭矩过大会导致螺纹损伤，严重时会下管失败，因此在现场要保证玻璃钢套管与钢套罐之间密封的可靠性，按照现有工艺很难实现。
[0008]基于上述原因，我们发明了预先制作玻璃钢套管管串工艺和连接接头。
[0009]本发明是这样实现的:
[0010]首先，利用缠绕玻璃钢套管设备，制成下井所需要的玻璃钢套管，利用车床或采取脱模的形式在玻璃钢套管两侧将所需要的螺纹制作出来，按照本发明的工艺及转换接头，直接将玻璃钢套管与用于定位的钢套管连接成管串，这样避免了在现场下玻璃钢套管造成的损伤，同时玻璃钢管两侧的连接螺纹也不会受到损坏，确保了它们之间连接的密封性，由于形成的管串两侧均为金属管，与现场所下金属套管一致，简化了下井的难度。通过本发明对下井管串的工艺调整，实现了针对煤层段使用玻璃钢套管，而其它位置继续采用钢套管的下井方法，解决了地面抽采煤层气后，井下采煤发生碰撞产生火花的危险，提高了井下采煤的效率，利用本发明，将在现场难以实现及控制的玻璃钢套管与金属套管的连接问题，转换成金属套管与金属套管的连接问题，提高了下井套管的可操作性，同时也确保了下井套管管串的密封性及相应强度指标，由于玻璃钢套管两侧增加了用于定位的标准长度，也解决了射孔时的精度问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面结合附图对发明的【具体实施方式】作进一步详细的描述。
图1是本发明的制作玻璃钢管串的工艺流程。
[0012]图2是本发明的玻璃钢管串及连接接头。
[0013]
[0014]
[0015](I)现场所用金属套管的节箍，可以在现场实现与金属套管螺纹对接，(2)和(6)用于现场探测玻璃钢套管确切位置的定位金属套管，提高定位射孔的精度，(3)和(5)玻璃钢套管与金属套管进行连接的转换头，(7)和(8)密封装置，确保玻璃钢套管的密封性，(4)玻璃钢套管。
【具体实施方式】
[0016]实施方案一:
[0017]先将管串所用的各个部件加工出来，S卩:采用车床加工出玻璃钢套管两侧螺纹，保证螺纹端部要与玻璃钢套管轴线垂直，加工玻璃钢套管与管串定位套管间的转换接头，力口工定位套管，加工密封元件。将所有部件加工完毕后进行组装，组装时按照如下方案进行:
[0018](I)、用车床加工玻璃钢管两侧螺纹。
[0019](2)、加工玻璃钢套管与定位金属管间的转换接头。
[0020](3)、在转换接头内部放置密封部件。
[0021](4)、确定玻璃钢螺纹连接，螺纹发生损伤时的最大扭矩。
[0022](5)、在小于最大扭矩前提下，连接玻璃钢套管，组成玻璃钢套管管串。
[0023](6)、在管串上侧安装钢套管连接接箍。
[0024](7)、对管串试压。
[0025]实施方案二:
[0026]先将管串所用的各个部件加工出来，S卩:采用机加工方式加工出玻璃钢套管两侧锥面，保证锥面端部与玻璃钢套管轴线垂直，加工玻璃钢套管与管串定位套管间的转换接头，加工定位套管，加工密封元件。将所有部件加工完毕后进行组装，组装时按照如下方案进行:
[0027](I)、加工玻璃钢管两侧锥面，保证端面与玻璃钢套管轴线垂直。
[0028](2)、加工玻璃钢套管与定位金属管间的转换接头。
[0029](3)、玻璃钢套管锥面均匀涂上粘接剂。
[0030](4)、转换接头连接玻璃钢套管侧，涂上脱模剂。
[0031](5)、将转换接头拧入玻璃钢套管锥面，并进行加温固化。
[0032](6)、取下转换接头，检查玻璃钢套管锥面螺纹质量。
[0033](7)、在转换接头内部放置密封部件。
[0034](8)、确定玻璃钢螺纹连接时，螺纹发生损伤时的最大扭矩。
[0035](9)、连接玻璃钢套管、转换接头、定位套管，小于最大扭矩，组成玻璃钢套管管串。
[0036](10)、在管串的上部安装钢套管连接接箍。
[0037](11)、对管串试压。
【权利要求】
1.一种地面煤层气井的玻璃钢套管管串工艺及连接接头，其中包括玻璃钢套管管串制作工艺流程，其技术特征在于:玻璃钢套管管串取代煤层中的钢套管，直接用于地面抽采煤层气生产井。
2.根据权利要求1所述，生产制作玻璃钢套管管串工艺如图1所示。
3.根据权利要求1所述，玻璃钢套管管串两侧带有与金属套管连接的螺纹，采用传统钢套管下管工艺进行。
4.根据权利要求1所述，玻璃钢套管管串两侧带有金属套管短节，直接用于射孔定位。
5.权利要求2，玻璃钢套管管串，按照发明的工艺在生产环节一次制作完成，减少运输及现场安装玻璃钢套管螺纹造成的损伤。
6.权利要求3，制作的玻璃钢管串按照发明中的工艺，测定螺纹不受损伤的最大扭矩。
7.根据权利要求3所述，玻璃钢套管管串连接时，不超过最大扭矩。
8.根据权利要求3所述，玻璃钢套管进行压力测试，保证管串的密封。
【文档编号】E21B17/08GK104165030SQ201310245428
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年6月20日 优先权日:2013年6月20日
【发明者】孟召平, 王建强, 李国富, 田永东 申请人:中国矿业大学(北京)