一种CCS工程CO2地质封存监测井及完井工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种CCS工程CO2地质封存监测井及完井工艺，包括井下管柱，所述井下管柱包含垂直段和水平段，管柱内的油管上包括坐封在水平段的可穿越式封隔器和压力计托筒；所述监测井还包括同步入井的液样、压力/温度和气样采集3个监测系统，其井下部分包括从井口延伸至水平段坐封位置后的钢管/传输线缆，将钢管/传输线缆各自与光纤压力计、电子压力计、三通阀块、液样筛管或气样筛管，依据顺序和深度分别相连接，并将光纤压力计和电子压力计安装在压力计托筒中。所述的监测井在水平段对封存压力、温度使用双系统进行监测，采用毛细钢管从地层直接取样，实现封存的永久监测和取样。实现封存的永久监测和取样。实现封存的永久监测和取样。

【技术实现步骤摘要】
一种CCS工程CO2地质封存监测井及完井工艺


[0001]本专利技术属于二氧化碳捕集与封存(CCS)
，涉及一种监测井，具体是涉及一种对CCS工程CO2地质封存进行永久监测和取样的监测井及其完井工艺。

技术介绍

[0002]为应对未来气候变化，各国就二氧化碳的排放量问题签署了《哥本哈根协议》，中国在2009年加入该协议。随着时间的推移，碳减排，碳达峰和碳中和三大愿景及具体目标愈发清晰，举措逐渐细化，力度逐步加大。实现“双碳”目标，最主要的途径是通过降低碳排放与增加移除两种手段。“碳减量”即为加大节能降耗、清洁能源替代力度，尤其是大幅提升电气化水平和绿电比例，从源头上减少化石能源消耗，实现二氧化碳减量。“碳移除”即为二氧化碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage)和布局林业碳汇项目，加强二氧化碳化工利用或埋藏，实现碳移除。
[0003]目前，CCS技术是一项应对能源和环境提出的严峻挑战的可选措施，也是应对气候变化的重大战略举措。CCS技术由碳捕集(CC)和碳封存(CS)两个部分组成。其中，CO2地质封存是将捕集到的CO2注入到地下圈闭地层的孔隙中，通过盖层及周围遮挡体的封闭性将CO2封存在地下。CO2驱油/地质封存过程中促使CO2运移的动力是超压和气柱浮力。但也存在泄露风险，泄漏的途径主要为(不考虑工程因素)：通过上下遮挡层和侧向遮挡体的封闭能力较弱的部位进行运移/泄漏。在封存过程中，CO2地下水溶液密度是影响CO2运移的重要参数，决定了地质封存的安全性。在CO2驱油封存项目运行过程中，仍存在许多人为及自然的不确定因素可能导致CO2发生逃逸和泄露的情况发生，CO2注入、压裂等活动以及潜在的自然地质运动都将对封存体的构造圈闭及井筒完整性造成损害，产生CO2逃逸通道，发生CO2大规模的泄露安全事件。因此，对于封存在地层中的二氧化碳，如何长期、连续、实时获取反映二氧化碳封存状态的压力、温度、成分等参数，以判断封存状态，是制约CS工程的关键技术问题。
[0004]目前，CCS工程CO2地质封存检测中采用的垂直监测井采样，无法满足CCS工程的实施过程和长时间的封存期间监测二氧化碳储存时，需要考虑的多个空间和时间尺度，进而从油藏到区域范围来掌握二氧化碳的短期和长期风险，并从地质时间尺度上理解二氧化碳的注入和封存效果和安全性。因此，为保证CO2地质封存施工和后续过程的安全性，急需能在时间和空间上实现CO2地质封存全生命周期过程的监测技术。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提出了一种CCS工程CO2地质封存永久监测及取样的监测井及其完井工艺。从完井管柱、压力、温度监测、地层流体取样等几方面入手，克服了封存监测和取样存在的检测范围小、无法保证空间、时间检测尺度的问题，为CCS工程安全高效发展提供了有力的技术支撑。
[0006]本专利技术的目的是采用以下技术方案实现的：
[0007]一种CCS工程CO2地质封存监测井，包括井口装置和井下管柱，所述的井下管柱包
括套管和套管中的油管，其特征在于，所述的井下管柱为L型，包括垂直段和水平段，所述的监测井还包括液样采集系统、压力/温度采集系统和气样采集系统；所述液样采集系统在井下管柱内包括从井口延伸至水平段的液样毛细钢管和注气毛细钢管，以及三通阀块和液样筛管，所述的液样毛细钢管和注气毛细钢管分别连接所述三通阀块的两个端口，三通阀块的第三端口连接所述液样筛管，所述的三通阀块内包含单向阀，所述单向阀连接第三端口，方向为流体从阀块外部流入内部；所述压力/温度采集系统在井下管柱内包括从井口延伸至水平段的光纤和电缆，以及光纤压力计和电子压力计，所述光纤连接光纤压力计，所述电缆连接电子压力计；所述气样采集系统在井下管柱内包括从井口延伸至水平段的气样毛细钢管和其末端连接的气样筛管；所述的油管上包括可穿越式封隔器和压力计托筒，所述的可穿越式封隔器坐封在水平段，所述液样、注气和气样毛细钢管、光纤、电缆通过可穿越式封隔器延伸到坐封位置后部，光纤压力计和电子压力计安装在压力计托筒中。
[0008]优选地，所述的液样筛管位于水平段上的射孔段，气样筛管位于水平段上可穿越式封隔器的一端。
[0009]进一步地，所述的油管上包括依次连接的循环滑套、可穿越式封隔器、盲堵短节和圆头盲堵。
[0010]进一步地，所述的液样、注气和气样毛细钢管、光纤、电缆通过固定卡子固定到油管上。
[0011]进一步地，
[0012]所述的液样采集系统还包括井上的液样采集装置和液样注气装置，所述的液样采集装置连接液样毛细钢管，液样注气装置连接注气毛细钢管；
[0013]所述的压力/温度采集系统还包括井上的光纤压力计采集装置和电子压力计采集装置，所述的光纤压力计采集装置与光纤光信号连接，所述的电子压力计采集装置与电缆电连接；
[0014]所述气样采集系统还包括井上的气样采集装置，所述的气样采集装置连接气样毛细钢管。
[0015]所述液样采集装置、液样注气装置、气样采集装置、光纤压力计采集装置、电子压力计采集装置安装在井场地面上，分析、处理井下采集出的流体及压力、温度参数。
[0016]进一步地，所述的可穿越式封隔器可采用扩张式封隔器，包含五个穿越通道。可穿越式封隔器的一般结构是，其内部有数个轴向通道，可以使封隔器在坐封工况时，通过内部通道上下连接。
[0017]进一步地，所述油管为防CO2腐蚀油管。
[0018]进一步地，所述监测井还包括井口装置和井下管柱之间的油管挂。
[0019]进一步地，
[0020]所述循环滑套是井下管柱的垂直段的装置，设计有外筒和内套，外筒设计有径向孔，使用钢丝工具可以使内套打开或者遮挡住外筒径向孔，从而打开或者关闭滑套；
[0021]所述盲堵短节为中间实心油管短节；
[0022]所述圆头盲堵在油管的末端，安装到管柱最下部，封堵管柱。
[0023]进一步地，所述液样、气样筛管为空心圆柱体，其外部到内部有细小孔隙，外部流体通过细小孔隙进入内部，并对流体起到过滤作用。
[0024]本专利技术还提供所述CCS工程CO2地质封存监测井的完井工艺，其特征在于，完井管柱与监测系统同步入井，其中井下管柱为L型，包含垂直段和水平段，包括套管和油管，所述油管上包括可穿越式封隔器和压力计托筒，所述监测系统包括液样采集系统、气样采集系统、压力/温度采集系统；
[0025]包括如下步骤：
[0026](1)完井管柱入井：下钻并下套管和水泥固井，根据完井管柱各组成部分的深度和连接顺序，依次连接油管并逐段下入套管井中，实现完井管柱入井；
[0027](2)监测系统入井：监测系统的井下部分，包括液样毛细钢管、注气毛细钢管、气样毛细钢管、光纤和电缆组成的钢管/传输线缆，将钢管/传输线缆与光纤压力计、电子压力计、三通阀块、液样筛管和气样筛管，依据连接顺序和深度分别各自相连接，并将光纤压力计和电子压力计安装在压力计托筒中，与完井管柱同步下入套管井中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CCS工程CO2地质封存监测井，包括井口装置和井下管柱，所述的井下管柱包括套管和油管，其特征在于，所述的井下管柱为L型，包括垂直段和水平段，所述的监测井还包括液样采集系统、压力/温度采集系统和气样采集系统；所述液样采集系统在井下管柱内包括从井口延伸至水平段的液样毛细钢管和注气毛细钢管，以及三通阀块和液样筛管，所述的液样毛细钢管和注气毛细钢管分别连接所述三通阀块的两个端口，三通阀块的第三端口连接所述液样筛管，所述的三通阀块内包含连接第三端口的单向阀，方向为流体从阀块外部流入内部；所述压力/温度采集系统在井下管柱内包括从井口延伸至水平段的光纤和电缆，以及光纤压力计和电子压力计，所述光纤连接光纤压力计，所述电缆连接电子压力计；所述气样采集系统在井下管柱内包括从井口延伸至水平段的气样毛细钢管和其末端连接的气样筛管；所述的油管上包括可穿越式封隔器和压力计托筒，所述的可穿越式封隔器坐封在水平段，所述液样、注气和气样毛细钢管、光纤、电缆通过可穿越式封隔器延伸到坐封位置后部，光纤压力计和电子压力计安装在压力计托筒中。2.根据权利要求1所述的CCS工程CO2地质封存监测井，其特征在于，所述的液样筛管位于水平段上的射孔段，气样筛管位于水平段上可穿越式封隔器的一端。3.根据权利要求1所述的CCS工程CO2地质封存监测井，其特征在于，所述的油管上包括依次连接的循环滑套、可穿越式封隔器、盲堵短节和圆头盲堵。4.根据权利要求1所述的CCS工程CO2地质封存监测井，其特征在于，所述的液样、注气和气样毛细钢管、光纤、电缆通过固定卡子固定到油管上。5.根据权利要求1所述的CCS工程CO2地质封存监测井，其特征在于，所述的液样采集系统还包括井上的液样采集装置和液样注气装置，所述的液样采集装置连接液样毛细钢管，液样注气装置连接注气毛细钢管；所述的压力/温度采集系统还包括井上的光纤压力计采集装置和电子压力计采集装置，所述的光纤压力计采集装置与光纤光信号连接，所述的电子压力计采集装置与电缆相连接；所述气样采集系统还包括井上的气样采集装置，所述的气样采集装置连接气样毛细钢管。6.根据权利要求1所述的CCS工程CO2地质封...

【专利技术属性】
技术研发人员：万文江，周永文，王文瑞，王永胜，魏宁，
申请(专利权)人：北京华油油气技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：