目前，钻井研究所研发的套管环空带压预防技术，应用于涪陵页岩气田59口井，有效解决了涪陵页岩气田套管环空带压问题，使带压率由立项前的61.6%降至15.6%，不久前，该所主导的《涪陵页岩气套管环空带压成因和预防技术研究》顺利通过集团公司验收，在集团公司科技成果鉴定认定“达到国际先进水平”。
环空带压问题属世界级难题
什么是套管环空？为什么会产生环空带压？有何危害？
面对记者一连串的疑问，页岩气开采技术服务公司专家彭小平答疑：“涪陵气田钻井时至少要下3层套管，每层套管均要固井，水泥返至地面，从井口往下看，层层套管是环环相扣，环与环之间部位称为环空。”
而气田地层压力大，且浅层气多，如果固井质量不好，地下的气体会窜到井口形成带压现象，称为环空带压。
钻完井阶段会出现环空带压问题，更严峻的考验还在后面，页岩气井必须经过多段次的储层压裂改造，才能打通页岩气通道。在每一段压裂时，套管需要承受90兆帕甚至更高的压力，压裂时套管受到高压挤压膨胀，压裂后压力释放套管收缩，如此这般，井筒至少要经历十几次的膨胀与收缩，如果固井质量不好或固井水泥环弹韧性欠佳，会引起水泥环产生环隙或破碎，地下气体顺着缝隙窜至井口，安全环保风险极大。
这些套管环空带压现象，在国内外页岩气田普遍存在。涪陵气田建设一期气井套管环空带压率高达61.6%，在美国、加拿大，这个数值也居高不下。
“这是世界级难题，行业内一直没有人敢立‘军令状’。但是，气田要想安全发展，解决套管环空带压问题势在必行。”彭小平面带严肃地说。
大胆攻关研发成套固井技术体系
2016年，钻井研究所接过烫手的“山芋”——潜心攻关环空带压难题。
科研人员建立了国内首套页岩气井套管环空带压数据库，创建井筒水泥环应力计算模型，系统梳理套管环空带压的主次要因素，对症施药。
最难的是水泥浆体系中弹韧性材料的研发。“它要让硬邦邦的水泥环像橡胶环一样，有弹性、有韧性，还要有强度和硬度，不易出现裂纹。”研究所主要研发人员屈勇介绍。
两年多的研究过程中，研究人员经过几百次的实验，研发了新型弹韧性材料，形成了抗高交变载荷水泥浆体系，该体系具有弹韧性好、抗压强度高，且能与套管同步膨胀、收缩，使水泥环不因高频次应力突变而疲劳破碎，保证井筒环空的长期密封完整性。
研发团队还研发了以一种活性自修复水泥浆体系，这种水泥浆很“聪明”，当水泥环出现微裂缝，上窜的油气会与活性材料发生结晶反应，自动封堵气窜通道，形成“水泥环二次密封”，预防和控制套管环空带压。
流变性能实验、沉降稳定性实验、温度扩散、密度扩散的稠化实验、抗污染实验……8本实验记录本满满当当地记载各类实验数值。最终，钻井研究所不但研究出两种新型水泥浆体系，并且也研发好相应的工艺。
创新+“落地”=市场
“我们的钻井研究所这个团队人员平均年龄30多岁，因为年轻，跑市场的时候，总会有人质疑专业性不够。”提起闯市场的酸涩，刘俊君说，“实力会说话，为了竞争一口井的水泥浆技术服务资格，我们把小样报告做得诚意满满，光稠化曲线图就贴满18张纸。”
去年，经过多方努力，新型固井水泥浆体系首次获批在焦页192-4HF中运用，员工憋足了劲，力争首战胜利。
实验室环境相对稳定，而现场情况复杂多变、管控环节多，且固井是“一锤子”买卖——水泥浆一旦注入就无法重来。
为保证施工质量，钻井所精确掌控产品从实验室进入固井施工的24个风险节点，所有活儿研究员都亲力亲为，不假他人之手。在首口井的固井施工中，由于现场条件有限，330桶驱油清洗液，总重6.6吨，刘俊君带领研究员，仅靠一台小泵，花了一天时间完成了前置液的配制。
意料之中，研究所交出的首张成绩单非常漂亮，该井固井质量为优，其中水平段声幅值低于5%，远低于同类井声幅值15%的优质标准。
市场局面打开，“邀请单”纷至沓来。
由于和水泥、添加剂等打交道，每次施工时，员工的睫毛、头发落满灰，嘴唇起皮，红工衣满是汗渍，这“造型”怎么也跟“高大上”的科研人员搭不上边，一线员工称他们是“最接地气”的科研人员，施工完后，大家累得工服都不脱，挨着床边就能睡着。
“现在有很多企业与我们联系，进行技术咨询和业务洽谈，我们公司的固井液技术服务市场一定会越奔越宽！”彭小平说。
