张 智 蔡 楠 赵苑瑾 张华礼 李玉飞 张 林

1.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学 2. 中国石油西南油气田公司工程技术研究院

0 引言

截止到2018年底，我国已累计建成地下储气库26座，天然气年调峰能力达130×108m3。较之于常规油气井，地下储气库由于其运行方式较为特殊，采取注气、采气周期性交替运行的生产方式，使得储气库井更容易出现环空带压问题。一些强采强注储气库井由于注采气量的增加，井筒温度压力短时间内波动极大，油套环空的压力变化可达20～30 MPa。突变的A环空压力产生的管柱振动和巨大载荷有可能导致油套管疲劳及井筒密封失效，降低井筒服役寿命。当环空压力超过环空带压临界控制值时，有可能导致油管挤毁甚至报废[1-5]。

为了缓解由于井筒温度压力变化带来的A环空带压，综合成本与实际效果考虑，可以向A环空上部注入一定量的氮气来降低A环空的异常高压[6-7]。笔者结合管柱弹性力学平面应变理论，结合气体状态方程，考虑保护液的热效应和套管的鼓胀效应，建立了A环空压力预测模型，并设计了氮气柱的初始预留压力与初始长度的优化解，最终计算得出注入的氮气量与储气库井封隔器下深的关系图版，以期为利用注氮气缓解强采强注储气库井环空带压问题提供指导。

1 储气库井A环空压力形成机理

1.1 A环空压力模型分析

典型的储气库井井身结构包含3层套管（图1），油管与油层套管之间为A环空，向外依次为B、C、D环空。……