随着我国油气勘探开发工作的持续开展,气井的开采深度也在不断加深,开采深度的增加导致了高温高压高产气井在生产过程中的环空带压现象日益严重,有些气井甚至存在多层环空均同时出现带压的情况。环空带压（Sustained Casing Pressure）通常是指气井环空压力在泄压后短时间内又恢复到泄压前压力水平的现象。这些气井在生产过程中,井下气体通过窜流不断在井口环空聚集,不仅造成环空憋压,而且部分气井天然气中含有的CO₂和H₂S等腐蚀性气体会腐蚀管柱,削弱管柱强度,对气井井筒的完整性产生直接威胁,影响气井的安全生产。此外,环空带压还会对气井的酸化、压裂等后续作业造成不利影响。环空带压不明显时,压力监测和泄压作业会增加生产成本;严重时会导致关井甚至整口井的报废。为了减少气井环空带压现象的产生,确保现存环空带压气井的安全生产以及降低气井环空压力的管理成本,有必要对气井的环空带压机理、影响因素及相关特征展开研究。本文在大量调研国内外相关文献的基础上,开展了气井油套环空带压、套管环空带压以及环空带压管理办法的相关研究。针对气井油套环空带压,基于压力平衡原理,利用气井井筒的温度压力场确定了带压气井的泄漏点深度。根据泄漏点深度,通过等效计算的方法,利用小孔泄漏模型求解出了井下的气体泄漏速度。研究了气体以气泡的形式产生、运移、最终在井口聚集的环空压力恢复过程,并以井口气柱段为研究对象,结合质量守恒方程和气体状态方程,求解出井口环空压力,建立了油套环空带压的数学预测模型。针对气井套管环空带压,通过研究气体在套管水泥环内的渗流规律,建立了气体渗流的连续性方程和运动方程,结合达西渗流定律,可以求解出气体在水泥环中的渗流速率。以气体渗流速率为基础,结合环空井口气柱的气体状态方程,建立了套管环空带压的数学预测模型。根据气井现场的相关数据,结合建立的油套及套管环空带压数学预测模型,分别进行实例计算,通过将计算结果和实测数据进行拟合,估算出部分难以直接测量的井下相关参数的具体值,验证了油套及套管环空带压数学预测模型的准确性。利用所建立的预测模型对影响油套及套管环空带压的相关参数进行了单因素的敏感性分析。综合考虑不同工况下气井油套及套管环空所对应井屏障部件的安全性,形成了一套高压气井环空最大允许压力值和最小预留压力值的计算方法,设计出了一套高压气井环空压力管理图版,以便于现场工作人员操作使用。本文建立的油套及套管环空带压预测模型具有重要的理论价值,研究内容对环空带压的诊断评估和环空压力的控制具有重要意义,所形成的高压气井最大允许压力值和最小预留压力值的计算方法及相应的环空压力管理图版可在所有环空带压气井上推广应用。