随着我国天然气资源使用量日益增多,高酸性气藏的开发得到了广泛重视。然而,不难发现开发高酸性气藏给油气井生产带来了很大的困难,特别是在高酸性气田中,气井环空带压可能对井筒安全和环境安全造成难以想象的危害。本文针对高含硫气田开发中的实际生产工况,系统研究了气井环空带压与环空腐蚀管理问题,主要包括以下内容。首先,充分考虑油气井腐蚀环境因素的影响,针对腐蚀与环境敏感开裂对井筒完整性的影响,采用腐蚀电化学手段,提出了符合酸性气田实际生产情况的电化学腐蚀适用性测试方法,开展酸性气田井筒环境腐蚀测试;系统模拟了井下高温高压高含硫工况,对C110套管进行电化学腐蚀、电偶腐蚀及缝隙腐蚀测试,探讨了 C110套管与G3、17-4PH、718合金之间电偶腐蚀、缝隙腐蚀的机理及腐蚀严重度。针对油套环空硫化氢、二氧化碳充分饱和液相,含硫化氢、二氧化碳、甲烷及水汽的复杂气相状态,提出了一套影响酸性气田井筒腐蚀和开裂的评价方法及判据,为环空腐蚀管理提供可靠依据。其次,基于井筒油套管材料环境敏感开裂理论和应力腐蚀开裂实验标准,对套管材质进行力学性能测试,包括材料的金相、硬度、强度、冲击韧性测试;开展酸性气田井筒工况环境敏感开裂测试研究,获得适合酸性气田的应力腐蚀开裂试验方法及表征参量,得到了模拟井底腐蚀环境中断裂韧性参数和抗应力腐蚀性能。通过实验证实,含硫化氢、二氧化碳、甲烷及水汽的复杂气相腐蚀工况不会对套管产生不可接受的腐蚀和开裂倾向。目前环空带压值低于允许的阈限值,应保持井口环空自然气相态,减小放气和再充液对井的平衡状态的干扰。再次,基于环空保护液电化学腐蚀机理,评价油套环空加注介质,包括环空加注柴油、环空加注氮气(含少量环空保护液)、环空加注氮气(含少量地层水),对井筒材质腐蚀的影响规律;开展环空保护液防腐性能测试,评价现场送样环空保护液在两种不同温度下的腐蚀失重实验,电偶腐蚀实验,缝隙腐蚀实验;开展环空保护液电化学腐蚀评价测试,以及环空保护液环境敏感断裂测试;得到管理环空套管腐蚀方法。在研究环空保护液的均匀腐蚀评价性能基础上重点关注气井管柱中可能存在的局部腐蚀,如:缝隙腐蚀及电偶腐蚀,对评价环空保护液的耐腐蚀性能提供更全面的信息。最后,开展了酸性气井环空带压诊断和管理研究,并针对P1井特殊生产情况,建立了 P1井风险识别分级及其井筒完整性安全管理方法,得到井筒完整性评价结果和长期关井的安全管理办法。应用实践表明:本文研究形成的高温高压高含硫气井环空管控措施,为酸性气田环空套管腐蚀管理提供重要支撑,保障了环空带压气井的安全生产。