天然气井环空带压原因及防治措施研究
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摘要：在天然气井的生产过程中，一旦出现环空带压问题，就会严重影响气井产能的充分发挥，并且还会给安全生产带来不小的安全隐患。因此，为了确保天然气井的安全生产，就要对环空带压的形成原因进行深入的分析研究，在此基础上，并结合生产的实际情况采取有针对性防治措施，進而能够有效避免环空带压的产生，从而为天然气井的安全生产提供可靠保障。
关键词：天然气;环空带压;管柱密封
环空带压是指当某一个套管环空压力被释放以后，在套管头所测得的压力恢复值，其会给天然气井的产量造成非常严重的影响，导致气井无法进行正常的生产作业。因此，为了确保天然气井的安全平稳生产，就要对环空带压的形成原因进行系统全面的分析研究，并结合气井生产的实际要求，制定有针对性的防治措施，进而能够有效避免环空带压的形成，确保天然气井始终处于良好的生产状态，为气井产能的充分发挥提供可靠保障。
1 环空带压原因分析
1.1 井下管串密封失效
天然气井的井下管串失效形式多种多样，其主要原因有螺纹腐蚀、磨损、热应力破裂以及机械断裂等。管串在井下的工作环境非常恶劣，长期处于高温、高压、高酸性以及盐膏层等环境中，这就会给管串的完整性带来非常大的影响，进而造成管串的密封失效。酸性气体会逐渐腐蚀井下套管，进而导致氢脆的发生，而盐膏层的蠕动会对套管造成巨大的压力，进而导致套管变形，影响到套管的密封性。当井下环境中含有CO2和H2S，就会形成酸性环境，H2S在腐蚀管串的过程中，氢原子会渗入到套管的内部，进而造成套管的脆性大大增加，在外力的作用下，套管极易发生开裂。
1.2 固井时顶替效率较差
顶替效率是指井下封固段水泥浆体积占封固段总体积的百分比，顶替效率越高固井质量也就越高。如果顶替效率较低就会导致层间封隔效果较差，进而造成环空带压的产生，严重影响天然气井的顺利生产。固井的主要目的就是对套管外的环形空间进行良好的封固，为了确保封固效果，就要确保固井水泥浆能够充分替换环空中的钻井液。当无法彻底将环空中的钻井液进行置换，就会在封固的产层间形成连续的窜槽，为层间的窜通提供了通道，进而影响到固井质量。随着气井开采时间的延长，胶凝的钻井液就会发生不同程度的收缩，进行形成气窜的通道，从而造成环空带压。
1.3 水泥浆体系及配方设计不符合规范
水泥浆体系及配方设计不符合规范所造成的影响如下所示：①水泥浆中的自由水无法得到有效控制，当水泥浆顶替完成后，其中的自由水就会在第一和第二界面处进行聚集，这就会严重影响水泥的胶结质量，造成层间无法得到有效的封隔;②当水泥浆的失水量较高，就会大大缩短失水时间，造成水泥浆提前脱水，而随着水泥浆泵注到位后，环空静液柱压力无法得到有效传递。此时，水泥浆体系的稳定性较差，在环空中会形成多个分层，其中的固相就会沉积形成桥堵，使环空静液柱压力不能传递到底部，这些都会导致在固井时压不稳井底气层，气体上窜，引起环空带压。
2 环空带压防治措施
2.1 确保油管和套管的有效密封
①油管的有效密封，首先，接头的加工质量对密封性具有决定性的影响，因此，要确保油管螺纹接头的加工质量符合要求;其次，还要充分重视密封螺纹接头油套管的验收标准，严格按照标准规范的规定对现场施工质量进行系统全面的检查;②套管的有效密封，为了预防机械断裂的发生，需要提高套管的抗挤毁和抗变形能力，可以通过改善套管材料和增加壁厚进而实现套管性能的有效提高;为了预防套管腐蚀的发生，就需要针对不同的地层情况选用有针对性的抗腐蚀材料，在CO2环境中，要选用Cr不锈钢，在H2S环境中，则需要选用抗硫材料。
2.2 提高顶替效率
为了确保固井质量符合要求，就要提高钻井液的顶替效率，可以采取以下措施：①优化钻井液性能，在进行固井之前，需要对钻井液的性能进行一定的调整，在确保井下安全的情况下，尽可能降低钻井液的密度、粘度以及触变性等，进而提高其顶替效率;②适当活动套管，在注水泥浆的过程中，当环空中的较窄间隙处残留有水泥浆时，通过旋转或者上下活动套管，能够在一定程度上提高套管壁的拖拽力，进而能够将钻井液及时带出，被水泥浆顶替;③合理使用隔离液，隔离液能够有效清除滞留在套管壁和井壁上的钻井液，进而为水泥浆顺利顶替钻井液提供了可靠保障。
2.3 设计合理的水泥浆体系及配方
根据封固地层的特性及井下条件，设计合理的水泥浆体系及配方，确保水泥浆具有良好的防窜性能，进而能够适应注替过程、凝固过程以及长期封隔等要求。根据以上的性能要求，设计了防气窜水泥浆体系、防腐水泥浆体系以及自密封水泥浆体系等，在实际的应用过程中，要充分结合井下的实际情况进行有针对性的选用。
3 结束语
总而言之，为了确保天然气井的安全顺利生产，就要避免环空带压的发生。通过对其形成原因进行深入的分析研究，在此基础上，制定有针对性的防治措施，进而能够有效预防天然气井环空带压的形成，为气井的高产稳产提供可靠保障。
参考文献：
[1]陈培立，张力文，潘利，等.气井环空带压原因及解决措施[J].云南化工，2018（03）：176-176.
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