一种液、气两相联合地质封存的封存井钻井方法与流程

本发明属于地质封存，具体涉及一种液、气两相联合地质封存的封存井钻井方法。

背景技术：

1、深部地质封存是指通过封存井将气体或液体封存至地球表层以下1500-3500米深部的地下岩石孔隙以及微裂隙内，这个深度使得气/液流体处于生物圈以外，利用第四类环境介质（深层地质环境）的封闭、降解等作用使被封存流体不参与人类和生物的物质循环。深部地质封存是一种安全的环境处置手段，目前主要是开展气体或液体分别独立的地质封存，再研究气体或液体在地下的迁移、扩散机理。而且上述方面的研究较为成熟。而气液混合流体或气、液联合封存的研究较少，例如含有废气的废水如何进行气液联合封存，单独的气体和液体如何实现联合封存。目前，这方面存在的主要问题是封存井结构不合理，封存井的密封问题，气液分离问题等。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种液、气两相联合地质封存的封存井钻井方法，包括以下步骤：

2、s1：从地面向下钻进至饮用含水层的底部，然后放置一开井筒，再固井；

3、s2：二开井筒分为若干段二开分井筒，二开分井筒内壁上预设若干个第一基座，用于安装二开井筒内壁与三开井筒外壁之间的支撑杆；

4、对应气体封存储层的二开分井筒的侧壁上均匀设置若干排气孔，用于将由二开井筒灌注的气体排入气体封存储层内；最底部的二开分井筒的底面为封闭的，且底面中央留有穿井孔，用于三开井筒穿过该底面；

5、s3：通过一开井筒继续向下钻进至气体封存储层的底部，然后在一开井筒内放置二开井筒，二开井筒从地面延伸至气体封存储层的底部；

6、s4：三开井筒分为若干段三开分井筒，三开分井筒外壁上预设若干个第二基座，用于安装所述支撑杆；

7、三开井筒上部的任意一个三开分井筒的内部预设气液分离部件，用于对由三开井筒灌注的液体进行气液分离；对应液体封存储层的三开分井筒的侧壁上均匀设置若干排液孔，用于将由三开井筒灌注的液体排入液体封存储层内；

8、s5：通过二开井筒继续向下钻进至液体封存储层的底部，然后在二开井筒内放置三开井筒，三开井筒从地面延伸至液体封存储层的底部，在三开井筒贯穿穿井孔的位置的外部，使用泥浆密封三开井筒外壁与穿井孔边缘；

9、三开分井筒外壁上的第二基座与第一基座一一对应，再安装支撑杆；

10、s6：封闭二开井筒的顶部，同时预留出三开井筒的顶部和至少一个二开井筒井口的位置；封闭三开井筒的顶部，同时预留出三开井筒井口的位置。

11、可选的，所述第一基座包括基座筒一和挂环一，基座筒一为中空的圆柱形，基座筒一的轴向垂直于二开分井筒的内壁，基座筒一的一端设有一圈竖直向外延伸的裙边，裙边能够与二开分井筒的内壁相贴合，用螺栓将裙边固定在二开分井筒内壁上，从而固定基座筒一；挂环一处于基座筒一内部，且安装在二开分井筒内壁上。

12、所述气体封存储层的地层深度小于液体封存储层的地层深度，二开井筒的长度小于三开井筒的长度。

13、步骤s3中，钻头钻至气体封存储层的底部，在气体封存储层的底部形成一个水平的圆形平台；

14、最底部的二开分井筒具有圆形底面，对应放置在气体封存储层底部的圆形平台上。

15、步骤s3使用的钻头直径大于步骤s5使用的钻头直径；步骤s3和s5中，二开井筒与三开井筒、一开井筒同心设置；

16、步骤s5使用的钻头从最底部二开分井筒底面的穿井孔开始向下钻进，直至液体封存储层的底部；对应穿井孔的三开分井筒的外壁与穿井孔边缘之间的缝隙用水泥浆密封，防止二开井筒内的气体从该缝隙外泄，也能在穿井孔处加固支撑三开井筒。

17、可选的，所述第二基座的结构与第一基座相同，具体的，第二基座包括基座筒二和挂环二，基座筒二为中空的圆柱形，基座筒二的轴向垂直于三开分井筒的内壁，基座筒二的一端设有一圈竖直向外延伸的裙边，裙边能够与三开分井筒的外壁相贴合，用螺栓将裙边固定在三开分井筒外壁上，从而固定基座筒二；挂环二处于基座筒二内部，且安装在三开分井筒外壁上。

18、可选的，所述气液分离部件为沿着三开井筒内壁的周向螺旋围绕若干圈的螺旋导流管，螺旋导流管的每圈管体的顶部具有镂空的排气槽，用于排出气液分离后的气体，排气槽沿着螺旋导流管设置；

19、三开井筒的井口安装输液管，输液管从地面延伸至螺旋导流管的顶部，并与螺旋导流管顶部的进水口连接，将地面的液体通过输液管输入螺旋导流管，液体再沿着螺旋导流管螺旋向下流动，产生离心力，有利于气液分离，分离出来的气体从排气槽排出，升入三开井筒上部，再由三开井筒顶部排出；螺旋导流管的底端开口，将液体继续排入三开井筒内。螺旋导流管靠近三开井筒内壁的侧面设有若干支杆，将螺旋导流管固定在三开井筒内壁上。

20、设置支撑杆的方法如下：

21、（1）步骤s3二开井筒固井之后，为每个支撑杆配置一根牵引绳，牵引绳的两端分别安装挂钩，用于分别连接挂环一和挂环二；牵引绳中部设置收放器，用于临时调节牵引绳的长度；

22、（2）将机械手安装在收缩杆的底端，再将收缩杆移至将要操作的第一基座的正上方，机械手持有牵引绳一端的挂钩，并随收缩杆下降至第一基座处，机械手将挂钩挂在挂环一内；

23、按照步骤（2）的方法，将二开井筒内壁上的第一基座都连接上对应的牵引绳；

24、（3）步骤s5中，所述三开分井筒外壁上的第二基座与第一基座一一对应，具体是吊装某一三开分井筒之前，先将对应第一基座的牵引绳的另一个挂钩挂在对应的第二基座的挂钩二上；

25、再将该三开分井筒吊装进入二开井筒，连接在下方已经安装定位的三开分井筒上，在牵引绳的牵引定位下，在下放三开分井筒时，能保持正确的方位，使得第二基座与第一基座一一对应；

26、按照步骤（3）的方法，安装完全部三开分井筒，再使用机械手和收缩杆按照步骤（2）的方法，将第二基座对应的挂钩全部摘除，将牵引绳对应第二基座的一端回收至地面，成为自由端，再对三开井筒进行固井；

27、（4）支撑杆分为若干段分杆，分杆为中空的圆筒，将牵引绳的自由端沿着分杆的轴向贯穿分杆，将该分杆沿着牵引绳吊装至对应的第一基座上；

28、（5）按照步骤（4）的方法，将其余分杆依次沿着牵引绳下放至已经连接完的相邻的分杆旁边，并依次连接；

29、（6）按照步骤（4）的方法，最后一个分杆沿着牵引绳下放到位，该分杆放平后，机械手先抱住该分杆，将该分杆远离第二基座的一端插入相邻分杆的敞开端，再剪断该分杆的吊装绳和牵引绳，然后将该分杆的另一端插入第二基座的基座筒二内，最后将该分杆的两端与基座筒二和相邻分杆进行铆接或焊接。

30、按照上述方法由下至上安装各个支撑杆。

31、可选的，步骤（3）中，用牵引绳提前连接定位第二基座与第一基座，避免吊装过程中三开分井筒转动错位，三开分井筒在下降过程中，收放器逐渐收卷、牵引绳逐渐缩短，避免牵引绳脱垂，始终保持牵引绳的紧绷状态。

32、可选的，步骤（4）中，牵引绳的自由端挂在吊装装置上，分杆的顶部用至少两根吊装绳临时连接在吊装装置上，机械手由伸缩杆提前送至将要连接的第一基座旁边；

33、吊装装置逐渐释放分杆，分杆沿着牵引绳下落至第一基座旁边，吊装装置在地面上向二开井筒的圆心方向移动，使得牵引绳的根部（即靠近第一基座的部分）部分水平，分杆也随牵引绳呈水平姿态；

34、机械手的抓钳抱住分杆，将分杆插入第一基座的基座筒一内，再对基座筒一和分杆进行铆接或焊接，机械手将分杆连接的吊装绳剪断。

35、可选的，步骤s6中，用井盖或水泥封闭三开井筒的顶部，同时预留出输液管和排气管的位置，输液管靠近三开井筒的内壁设置，排气管的一端连通三开井筒内部，另一端连接输气管，将三开井筒内分离出的气体输入二开井筒。

36、可选的，步骤s6中，用水泥或盖板封闭二开井筒的顶部，均能达到密封作用，避免二开井筒内的气体外溢。