酸性气井环空带压机理及诊断、预测研究

酸性气藏已经成为国家重要的油气接替资源，以解决国民经济发展与油气供给的矛盾。气井环空带压问题国内外都比较严重，特别是酸性气井环空带压问题严重威胁井筒本质安全和环境安全。项目根据地质情况、井身结构、固井资料等分析导致环空带压的途径及原因；基于"环状渗流"、气液两相流理论，建立气体在水泥环、泥浆的气窜耦合数学模型，耦合求解气体窜流量、环空带压值与时间的关系；研究环空泄压、环空压力恢复测试曲线的解释方法和理论，弄清环空带压的原因，修正气窜耦合模型，预测环空压力变化规律；根据三个压力剖面、井身结构和井下管柱情况等资料，创新性地建立适合我国酸性气井的井口允许最大带压值计算模型；借鉴国外环空带压管理标准，首次制定一套针对我国酸性气井环空带压管理的安全操作与日常管理推荐作法。项目首次系统地对酸性气井环空带压问题进行研究，具有较高理论意义、学术价值和较好的应用前景。

酸性气藏已经成为国家重要的油气接替资源，以解决国民经济发展与油气供给的矛盾。然而气井环空带压问题在国内外都比较严重，特别是酸性气井环空带压问题严重威胁井筒本质安全和环境安全，因此对酸性气井中的环空带压问题进行系统研究有很重要的现实意义。本项目首先对国内吉林油田注酸气井和塔里木气田气井的环空带压情况进行调研，分析得到了环空带压出现的位置、时间，并且根据地质情况、井身结构、固井资料等分析了引起环空带压的途径与原因，指出油套管泄漏、水泥环密封性不好及封隔器密封性能差是造成环空带压最主要的三个原因，为后续工作打下了基础。然后，进行了油气流体在水泥环中渗透率的室内测试实验，分析了不同岩心中驱替压差与出液量的关系、间歇驱替对出液量的影响，结合实验结果及“环状渗流”、气液两相流理论建立了气体在水泥环、泥浆中的气窜耦合数学模型，通过离散求解该耦合模型，得到了气体窜流量及环空带压值随时间的变化关系，可以预测气井在生产若干时间后环空压力值的大小，这对环空带压的预测及预防有十分重要的参考价值。通过分析环空带压值变化曲线的形态与气体窜漏途径，形成环空泄压、环空压力恢复测试曲线的解释方法，从而由预测曲线诊断井下漏点及窜漏情况。根据三个压力剖面、井身结构和井下管柱情况等资料，创新性地建立了酸性气井井口最大允许带压值计算模型，应用该模型可以计算出酸性气井环空带压的许可压力值范围，为实际生产提供参考。一旦实际生产中环空带压值达到了许可压力值范围，需要对生产参数进行调整或者进行放喷泄压操作。最后，在上述研究的基础上借鉴国外环空带压管理标准，首次制定一套针对我国酸性气井环空带压管理的安全操作与日常管理推荐作法。该作法系统地建立了井筒完整性管理的方法和流程，并且详细规定了注采井油套管及附件材料的选用、油套管柱强度设计、油套管螺纹的选用和环空带压管理等方面需要注意的问题，以及详细规定了有关环空带压范畴、环空带压统一的名称、压力源的位置、各环空带压可能的路径、环空带压的管理方案、允许最大环空带压值计算、环空压力的测试内容及方法、环空带压的检测与诊断、文件管理的相关注意事项和环空带压风险评价方法等内容，具有较重要的参考价值。