气窜引起的高压气井套管环空压力严重影响气井的安全生产.基于对含微裂隙水泥环结构特征和高压气体渗流过程的分析,用水泥环综合渗透率和一维不稳定渗流来描述高压气体的窜流过程,根据质量守恒定律和体积相容性原则,建立了气体侵入状态下含液密闭环空压力计算模型,并用该模型研究了各个因素对环空压力的影响.环空压力的上升过程分为快速上升期和平稳上升期,环空压力的影响因素有环空液体的气体溶解度和可压缩性、水泥返高、水泥环综合渗透率以及环空体积.环空压力的上升速度随环空液体可压缩性的提高而降低;环空压力的极限值和上升速度随着水泥返高的增加而增大;水泥环综合渗透率越大,环空压力上升速度越快;环空体积的增加能够有效延长压力上升时间.从工程角度,高压气井应合理配置环空液体的可压缩性,全井段固井的高压气井应采用自修复水泥以提高固井质量,如有必要应采取相应的措施来降低水泥环的综合渗透率,同时适当增加环空体积.
高压气井 气体窜流通道 压力上升速度 环空压力预测 压力控制措施