【正文】 靜水壓力等。對(duì)于引起外層套管或生產(chǎn)套管外層套管SCP 最顯著的原因是由于較差的固井質(zhì)量導(dǎo)致的氣體遷移。 由于放壓都是在很短的時(shí)間內(nèi)完成并且在曲線中一般僅有23個(gè)點(diǎn)表示，因此 ，對(duì)放壓過(guò)程進(jìn)行機(jī)理分析和描述存在很大的難度；但是對(duì)于放壓后的SCP上升機(jī)理國(guó)外研究人員對(duì)此作出分析。因此，鉆井液壓縮性能越小，氣泡上升速度越快，壓力上升越快。不僅鉆井液的壓縮性和密度等性能影響著氣體的運(yùn)移，而且還要受聚集于井口的遷移氣體所形成的氣頂影響。 環(huán)空水泥分別圖 SCP連續(xù)上升概念曲線如果水泥頂部存在鉆井液，氣體運(yùn)移分為兩個(gè)階段。等量卸壓后，套管壓力的上升與壓力的瞬間上升相似，（）。環(huán)空中水泥的分布情況通常有兩種（）：一種是固井水泥上返到井口，另一種是水泥頂部存在鉆井液。該機(jī)理可以理解為：當(dāng)靜水壓力下降到地層壓力后，水泥的水化作用導(dǎo)致水泥基質(zhì)的絕對(duì)體積減小，化學(xué)收縮決定著次生孔隙的形成；孔隙水受毛細(xì)管力作用而圈閉于水泥基質(zhì)孔隙中，這部分水化作用中被消耗，由此形成一個(gè)空穴，這將導(dǎo)致孔隙壓力的下降和“負(fù)壓效應(yīng)”。段塞氣向上運(yùn)移通道?；|(zhì)竄流是氣體通過(guò)水泥基質(zhì)流動(dòng)的一種機(jī)理。在套管與水泥界面上，固水泥后一些熱應(yīng)力或靜水應(yīng)力引起微環(huán)空的形成。界面竄流現(xiàn)象是一種力學(xué)不完整性，它使得微環(huán)空形成于水泥環(huán)接觸面處。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)性增加的兩種物理機(jī)理。水泥石的腐蝕總是和它的孔隙結(jié)構(gòu)和孔隙度密切相關(guān)，孔隙結(jié)構(gòu)決定腐蝕介質(zhì)向水泥硬化體內(nèi)部滲透的速度。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。5）地層流體的腐蝕造成的層間竄通天然氣井中可能存在H2S或CO2腐蝕性氣體。出現(xiàn)層問(wèn)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)。兩種作用均產(chǎn)生可通過(guò)任一種流體的高傳導(dǎo)通道。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(wèn)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(méi)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(wèn)封隔。3）水泥漿設(shè)計(jì)不合理水泥漿設(shè)計(jì)不合理主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：水泥漿失水量高；漿體穩(wěn)定性差，自由水量高；水泥石體積收縮大；設(shè)計(jì)水泥漿時(shí)只考慮其性能滿足施工要求，未考慮水泥石(如楊氏模量、泊松比等)的力學(xué)性能由于井下溫度、壓力、應(yīng)力變化能否滿足長(zhǎng)期封隔的需要。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。固井的主要目的就是要對(duì)套管外環(huán)空進(jìn)行永久性封固，為滿足這一要求，就必須徹底驅(qū)替環(huán)空內(nèi)的鉆井液，使環(huán)空充滿水泥漿。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)。封隔器密封失效或內(nèi)管柱螺紋連接差、管體腐蝕、熱應(yīng)力破裂或機(jī)械斷裂都會(huì)產(chǎn)生氣體泄漏。國(guó)外天然氣開(kāi)發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，環(huán)空帶壓?jiǎn)栴}暴露早，通過(guò)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。3）氣井開(kāi)采時(shí)間越長(zhǎng)，環(huán)空帶壓的概率也越大環(huán)空帶壓存在于井固井后的任何時(shí)期，環(huán)空帶壓與井的壽命緊密相關(guān)，開(kāi)采時(shí)間越長(zhǎng)越易帶壓。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。2）環(huán)空帶壓的壓力差別大天然氣井環(huán)空帶壓時(shí)，根據(jù)每口井儲(chǔ)層壓力與氣體竄流通道的不同，環(huán)空帶壓值也有很大差別。非目的層氣層可能是導(dǎo)管、表層套管技術(shù)套管后的過(guò)路氣層。1）準(zhǔn)確確定氣源位置難度大盡管在地面很容易發(fā)現(xiàn)氣井環(huán)空壓力異常，但是導(dǎo)致環(huán)空帶壓的氣源卻不容易確定。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(wèn)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(kāi)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(wèn)題。補(bǔ)救環(huán)空帶壓或?qū)娱g竄流的方法，或者是采用常規(guī)高成本的修井作業(yè)，或采用苛刻的擠水泥、擠注凝膠作業(yè)，或采用其他有效的補(bǔ)救方式。環(huán)空帶壓或?qū)訂?wèn)竄流不突出時(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。自天然氣開(kāi)發(fā)以來(lái)，環(huán)空帶壓或井口竄氣問(wèn)題就一直困擾固井技術(shù)人員與作業(yè)商。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(wèn)竄流、環(huán)空帶壓或更壞的套管擠毀實(shí)例給予證實(shí)。為此, 研究了造成環(huán)空帶壓的原因, 認(rèn)為作業(yè)施加的環(huán)空壓力, 受溫度、壓力變化使環(huán)空和流體膨脹引起的環(huán)空壓力以及由于油氣從地層經(jīng)水泥封固井段和環(huán)空液柱向上竄流引起的環(huán)空壓力, 是造成環(huán)空帶壓的主要原因。 2. 油管、套管及其附件(如封隔器、滑套等)密封失效。近年來(lái)國(guó)內(nèi)盡管做了許多工作, 但是固井后環(huán)空帶壓?jiǎn)栴}仍然較為突出?！癆”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。環(huán)空氣竄引起的環(huán)空帶壓環(huán)空帶壓通常是由于井的某一部分發(fā)生泄漏使得流體穿過(guò)井內(nèi)控制隔離層流動(dòng)而造成的，例如：油管連接處漏失，封隔器漏失等，或者由于沒(méi)有封固地層（或者封固質(zhì)量差）或者封固層被破壞。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。所有的氣井在最初進(jìn)行開(kāi)采過(guò)程時(shí)都會(huì)發(fā)生溫度效應(yīng)引起的環(huán)空帶壓現(xiàn)象。油氣開(kāi)采過(guò)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。原因是由于生產(chǎn)層的壓力相對(duì)比較高, 并且生產(chǎn)層比其他高壓或低壓地層有更持續(xù)的流動(dòng)能力。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。根據(jù)環(huán)空帶壓引起的原因可以將其分為: 作業(yè)施加的環(huán)空壓力, 受溫度、壓力變化使環(huán)空和流體膨脹引起的環(huán)空壓力以及由于油氣從地層經(jīng)水泥封固井段和環(huán)空液柱向上竄流引起的環(huán)空壓力。環(huán)空帶壓是指井口環(huán)空壓力表非正常啟壓。 環(huán)空示意圖持續(xù)環(huán)空壓力，一是由于油氣井組件泄漏，導(dǎo)致流體流經(jīng)油氣井控制隔離層而引起的；二是由于地層未膠結(jié)（或膠結(jié)較差）或者膠結(jié)層損壞（固井質(zhì)量差）引起的。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。綜合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及現(xiàn)場(chǎng)資料分析產(chǎn)生異常環(huán)空帶壓原因：通過(guò)對(duì)塔里木高壓氣井現(xiàn)狀的研究，總結(jié)導(dǎo)致各級(jí)環(huán)空壓力泄漏的可能通道，建立環(huán)空帶壓異常判斷方法，并實(shí)例加以驗(yàn)證：建立數(shù)學(xué)模型研究熱效應(yīng)環(huán)空帶壓?jiǎn)栴}：通過(guò)規(guī)范氣井動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、環(huán)空壓力管理、井控管理，研究適宜于塔里木油田那2氣體、克拉2氣體的安全生產(chǎn)管理方法。在實(shí)踐中要發(fā)現(xiàn)問(wèn)題——提出問(wèn)題——作出假設(shè)——解決問(wèn)題——作出結(jié)論。針對(duì)克拉2氣田的井口距離長(zhǎng)、井站分散、安全要求高的特點(diǎn)，使用了美國(guó)Honeywell公司最新一代DCS系統(tǒng)（過(guò)程知識(shí)系統(tǒng)PKS）、安全管理系統(tǒng)（FSC）及美國(guó)Bristol Babcock公司的Control Wave系列RTU，分別實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制、安全管理和數(shù)據(jù)采集監(jiān)控功能。根據(jù)克拉2氣田單井的實(shí)際情況，通過(guò)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。針對(duì)環(huán)空壓力異常問(wèn)題，塔里木油田在國(guó)內(nèi)首次開(kāi)展了單井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。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。但是該模型僅僅局限于壓力上升，并沒(méi)有考慮氣體在泥漿中的運(yùn)移，在卸壓和早期壓力上升階段，這是控制套管壓力很重要的一個(gè)過(guò)程。Xu和Wojtanowicz通過(guò)考慮水泥上方存在泥漿柱的情況改進(jìn)了SCP模型。分析引起SAP的原因及深入考慮了油氣井設(shè)計(jì)問(wèn)題、注水泥問(wèn)題，并對(duì)避免氣體運(yùn)移和形成微環(huán)空提出了相關(guān)建議。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)