【正文】 第2章 環(huán)空帶壓產(chǎn)生機(jī)理一般的生產(chǎn)井都是由很多層套管組成的, 因而也存在好幾個(gè)環(huán)形空間。 本課題主要對(duì)氣井持續(xù)環(huán)空壓力進(jìn)行研究；探索氣體鉆井在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀；從而在理論上建立數(shù)學(xué)模型找到最大帶壓值；再通過分析環(huán)空帶來的根本原因，對(duì)環(huán)空壓力的危害進(jìn)行防治；最后從理論著手，從實(shí)際出發(fā)，研究氣田生產(chǎn)。借鑒APIRP90中相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，參考國(guó)際大石油公司高壓氣井的管理經(jīng)驗(yàn)，從ODP方案設(shè)計(jì)、鉆井、固井、完井管柱結(jié)構(gòu)、井下工具優(yōu)選、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施工藝、生產(chǎn)管理等方面進(jìn)行了深入的分析。2）國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀2006年6月西南石油大學(xué)的鄧元洲、陳平、張慧麗在充分考慮壓力和體積耦合變化的基礎(chǔ)上，建立計(jì)算密閉環(huán)空壓力的數(shù)學(xué)模型，并闡述了利用迭代法計(jì)算環(huán)空壓力的思路。從修井和鉆井角度提出抑制SAP形成的工藝方法。應(yīng)用“油氣井完整性工具包”模型分析診斷測(cè)試數(shù)據(jù)，區(qū)分不同類型壓力測(cè)試的反饋信息，導(dǎo)出對(duì)SAP的解釋結(jié)果。該技術(shù)已成功應(yīng)用在加拿大阿爾伯特油田的環(huán)空帶壓井及德國(guó)、意大利地下儲(chǔ)氣庫(kù)井。2007年，斯倫貝謝(Schlumbergef)公司用研究出的FuTUR活性固化水泥技術(shù)來解決環(huán)空帶壓?jiǎn)栴}。在引起地面環(huán)空壓力（SAP）的根本原因及其造成的影響方面分析得出密封器泄漏、油套管連接處泄漏及下套管后因差的水泥膠結(jié)所導(dǎo)致的泄漏是造成SAP的原因。1) 國(guó)外研究現(xiàn)狀美國(guó)石油學(xué)會(huì)（American Petroleum Institute)于2006年8月出版了一部旨在指導(dǎo)管理海洋油氣井環(huán)空壓力的推薦做法（APIRP90）。目前，在環(huán)空帶壓管理上，國(guó)際、國(guó)內(nèi)都沒有完善的方法來確定環(huán)空壓力安全范圍來指導(dǎo)生產(chǎn)。根據(jù)國(guó)外氣井持續(xù)環(huán)空帶壓的一般規(guī)律，隨著天然氣開采時(shí)間的延長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)氣井環(huán)空帶壓?jiǎn)栴}也會(huì)越來越突出。大慶慶深氣田相繼出現(xiàn)升深8井、徐深10井、徐深901井、徐深606井、達(dá)深斜5井持續(xù)環(huán)空帶壓。該地區(qū)大部分井下人了幾層套管柱，從而使判定環(huán)空帶壓的原因與采取有針對(duì)性的補(bǔ)救措施困難，每口井補(bǔ)救費(fèi)用高達(dá)100多萬(wàn)美元。了解氣井持續(xù)環(huán)空壓力機(jī)理，制定環(huán)空壓力治理方案，解除氣井生產(chǎn)安全。持續(xù)環(huán)空帶壓或井下層間竄流會(huì)嚴(yán)重影響氣井的產(chǎn)量，降低采收率，對(duì)氣田開發(fā)后續(xù)作業(yè)如酸化壓裂和分層開采等造成不利影響。氣井環(huán)空帶壓是指井口環(huán)空壓力表非正常啟壓。氣井持續(xù)環(huán)空帶壓研究畢業(yè)論文目 錄第1章 緒 論 1 1 2 2 2 2 2 3 6 6 6第二章 產(chǎn)生機(jī)理 8 8 9 10 10 11 11 13 16 15 16 16 16 16 17第3章 持續(xù)環(huán)空壓力安全評(píng)價(jià)及治理方案 18 18 18 18 18 19 20 20 22 23 25 25 26第4章 實(shí)例計(jì)算，指導(dǎo)氣田安全生產(chǎn) 28第5章 結(jié)論 33參考文獻(xiàn) 3433氣井持續(xù)環(huán)空壓力機(jī)理及安全評(píng)價(jià)研究第1章 緒 論 氣井持續(xù)環(huán)空壓力是氣田鉆井的普遍問題，環(huán)空異常壓力將嚴(yán)重威脅氣井安全生產(chǎn)。如果經(jīng)井口放噴閥門放噴后，關(guān)閉套管環(huán)空后，壓力又重新上升到一定程度，國(guó)際上通常稱為持續(xù)環(huán)空帶壓?。持續(xù)環(huán)空壓力或?qū)訂柛Z流不突出時(shí)，會(huì)增加壓力監(jiān)測(cè)與井口放壓的成本；嚴(yán)重時(shí)需要關(guān)井，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致整口井甚至整個(gè)井組報(bào)廢。在墨西哥灣的OCS地區(qū)，大約有15500口生產(chǎn)井、關(guān)閉井及臨時(shí)廢棄井。在加拿大，環(huán)空帶壓存在于不同類型的井中。四川龍崗地區(qū)龍1井、龍2井、．8mm技術(shù)套管持續(xù)環(huán)空帶壓。美國(guó)礦產(chǎn)部統(tǒng)計(jì)了美國(guó)外大陸架區(qū)域環(huán)空帶壓情況，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域有8000多口井存在一個(gè)或多個(gè)環(huán)空同時(shí)帶壓，并且約50％的環(huán)空帶壓發(fā)生在Ａ環(huán)空（油管—生產(chǎn)套管環(huán)間），10％環(huán)空帶壓發(fā)生在Ｂ環(huán)空（生產(chǎn)套管—技術(shù)套管環(huán)間），30％環(huán)空帶壓發(fā)生在Ｃ、Ｄ（兩層技術(shù)套管環(huán)間、技術(shù)套管—表層套管環(huán)間）環(huán)空；且隨著生產(chǎn)時(shí)間越長(zhǎng)，環(huán)空帶壓幾率越大。國(guó)際上，挪威Norsok D010[6]提出了所有易受影響的環(huán)空都應(yīng)該用最小和最大的操作壓力極限范圍來進(jìn)行監(jiān)測(cè)和保持壓力水平，確保隨時(shí)都可以了解到的井筒完整性。該推者作法涵蓋了環(huán)空壓監(jiān)測(cè)、環(huán)空壓力診斷測(cè)試、建立單井的最大環(huán)空許可工作壓力（MAWOP）以及對(duì)環(huán)空壓力的記錄等內(nèi)容。在SAP造成的影響中著重指出要格外加強(qiáng)對(duì)熱效應(yīng)引起的SAP的監(jiān)測(cè)；當(dāng)監(jiān)測(cè)到持續(xù)環(huán)空壓力時(shí)要考慮潛在的風(fēng)險(xiǎn)并進(jìn)行重點(diǎn)加密監(jiān)測(cè)。FUTUR活性固化水泥施工不需要額外的固井設(shè)備，采用常規(guī)固井工藝，將FUTUR活性固化水泥作為領(lǐng)漿及尾漿注入即可。F唧R活性固化水泥應(yīng)用密度范圍為1．40～1．929／cm3，應(yīng)用溫度范圍20～138℃。該模型成功應(yīng)用識(shí)別井口、油管和生產(chǎn)套管的泄漏，但對(duì)外層管柱壓力測(cè)試數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)SAP補(bǔ)救方法還有待于改進(jìn)。Xu和Wojtanowicz通過考慮水泥上方存在泥漿柱的情況改進(jìn)了SCP模型。中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院完井固井所的齊秦忠等人分析了環(huán)空帶壓的危害，從固井的角度提出若干預(yù)防措施。根據(jù)克拉2氣田單井的實(shí)際情況，通過先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)的評(píng)估程序完成了克拉2氣田單井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。在實(shí)踐中要發(fā)現(xiàn)問題——提出問題——作出假設(shè)——解決問題——作出結(jié)論。根據(jù)環(huán)空所處位置不同,可以將環(huán)空依次表示為“A”環(huán)空、“B”環(huán)空、“C”環(huán)空.....“A”環(huán)空表示油管和生產(chǎn)套管之間的環(huán)空, “B”環(huán)空表示生產(chǎn)套管和與之相鄰的上一層套管之間的環(huán)空。環(huán)空帶壓是指井口環(huán)空壓力表非正常啟壓。環(huán)空密封部分失效導(dǎo)致油氣從地層經(jīng)水泥封固井段和環(huán)空液柱向上竄流是形成環(huán)空帶壓的主要原因。油氣開采過程中井筒溫度升高，但升高的幅度受油氣產(chǎn)量的影響較大。同時(shí)，關(guān)井前后的壓力差引起環(huán)空管柱的鼓脹效應(yīng)也會(huì)導(dǎo)致環(huán)空帶壓。“A”環(huán)空的環(huán)空帶壓“A”環(huán)空內(nèi)的環(huán)空帶壓通常是由生產(chǎn)層的生產(chǎn)管柱漏失造成的，漏失會(huì)使流體從油管柱內(nèi)流向“A”環(huán)空。 2. 油管、套管及其附件(如封隔器、滑套等)密封失效。有的井，特別是天然氣井，即使注水泥時(shí)鉆井液頂替良好，并且水泥石在初期也起到了封隔作用，因井內(nèi)條件變化產(chǎn)生的應(yīng)力足夠破壞水泥環(huán)的完整性時(shí)，其結(jié)果將導(dǎo)致層間封隔失效，這可由后期天然氣層問竄流、環(huán)空帶壓或更壞的套管擠毀實(shí)例給予證實(shí)。環(huán)空帶壓或?qū)訂柛Z流不突出時(shí)，會(huì)增加壓力監(jiān)測(cè)與井口放壓的成本；嚴(yán)重時(shí)需要關(guān)井，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致整口井甚至整個(gè)井組報(bào)廢。如果水泥漿的防竄能力差或固井時(shí)頂替效率效果差，或由于地層應(yīng)力、溫度和壓力變化以及一些隨時(shí)問推移引起的其他原因等，導(dǎo)致水泥環(huán)密封性發(fā)生失效，隨著開發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)，就會(huì)發(fā)生環(huán)空帶壓、井口竄氣或?qū)娱g竄流問題。非目的層氣層可能是導(dǎo)管、表層套管技術(shù)套管后的過路氣層。井口釋放氣體的體積少的時(shí)候基本接近零，多的時(shí)候一天接近1000m3。國(guó)外天然氣開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，環(huán)空帶壓?jiǎn)栴}暴露早，通過對(duì)不同地區(qū)及不同井的綜合分析，為環(huán)空帶壓的原因主要有以下5個(gè)方面：油管和套管泄漏，固井時(shí)頂替效率低，水泥漿體系選擇或配方設(shè)計(jì)不合理，固井后由于地層應(yīng)力、溫度和壓力變化以及一些隨時(shí)間推移引起的其他原因?qū)е滤喹h(huán)封隔失效，地層流體腐蝕造成的層間竄通。外管柱受壓，會(huì)導(dǎo)致井口竄氣或?qū)娱g竄流，會(huì)對(duì)人身、井口設(shè)備及環(huán)境造成很大的危險(xiǎn)。水泥膠結(jié)和密封的持久性也與頂替效率有關(guān)，防止環(huán)空帶壓的第一步就是要提高固井時(shí)的頂替效率。4） 由于井下條件變化導(dǎo)致水泥環(huán)密封失效環(huán)空帶壓可在固井后較長(zhǎng)一段時(shí)問內(nèi)發(fā)生，有的井檢測(cè)固井質(zhì)量很好，可是由于后期鉆井作業(yè)的影響，或后期增產(chǎn)作業(yè)的影響，在沒有化學(xué)侵蝕的條件下，水泥環(huán)本身的機(jī)械損壞、套管與水泥之間的膠結(jié)失效或水泥與地層之間的膠結(jié)失效都可以破壞層問封隔。出現(xiàn)層問封隔失效的另一種原因是微環(huán)隙形成，微環(huán)隙既可在套管與水泥之間出現(xiàn)(內(nèi)微環(huán)隙)，也可在水泥與地層之間形成(外微環(huán)隙)。CO2主要影響水泥石的微觀結(jié)構(gòu)、孔隙率和抗折、抗壓強(qiáng)度，破壞水泥結(jié)構(gòu)的完整性。對(duì)于固井水泥上方有鉆井液柱的情況，基質(zhì)的滲透性和界面竄流是環(huán)空傳導(dǎo)性增加的兩