提高卫42块CO2驱井测压质量的探索与实践

田翠平，石庆林，丁传振，万式甜

中国石化中原油田分公司 技术监测中心 （河南 濮阳 457001）

1 卫42块CO2驱井测压现状

中原油田濮城油区卫42 块沙三中3-4 油藏位于濮卫次洼西翼，为特低渗油藏，存在储层物性差、注水难、油井低能、见效难的问题，为解决这一难题，决定开展CO2驱油提高采收率。而在CO2驱井测压工作开展的过程中，出现了钢丝及加重杆断裂、仪器下不去、数据异常等诸多问题，造成压力测试成功率低，延长了测试时间，影响了测试数据的录入，致使无法研究濮城油区区块储层参数、储层动态，无法确定CO2驱井的生产能力。

1.1 录井钢丝断裂

卫42井，于2017年1月2日开始关井，2017年1月 10 日 16：40 开始测压力恢复，2017 年 1 月 22 日钢丝因腐蚀断裂，2 100 m 钢丝和压力计掉入井内，2017年2月7日19：30捞出2 100 m落井钢丝和压力计，结束测压。打捞出的钢丝变脆，用手轻轻即可掰断，说明钢丝腐蚀非常严重。

1.2 加重杆腐蚀、断裂

卫42-28 井测试结束，仪器起到井口加重杆发生断裂，压力计掉入井内，后捞出落物。图1为断裂的加重杆。

1.3 仪器腐蚀

卫42-38 井压力恢复过程中，压力计经过12 d井下连续停放后，用专用板手拆卸加重杆时，压力计进液孔短节丝扣断裂，压力计不锈钢外壳和压力传感器变脆。

图1 断裂的加重杆

2 影响卫42块测压质量的原因分析

在油气田开发的过程中，干燥的CO2气体本身是没有腐蚀性的，CO2较易溶解在水中，而在碳氢化合物（如原油）中的溶解度则更高，CO2与碳氢化合物的体积比可达3：1[1]。当CO2溶解在水中时，会促进钢铁发生电化学腐蚀。CO2电化学腐蚀原理及其总体基本化学反应可描述为[2]：

目前所用的测压仪器外壳、加重杆、录井钢丝均为普通钢材。当测压仪器及下井设备下入井内后，溶解在原油或水中的CO2将会对它们产生腐蚀作用。

通过对卫新42-15 井、卫42 井断裂钢丝进行金相组织和能谱分析，油井内腐蚀性介质都会持续不断地腐蚀钢丝，在钢丝表面形成腐蚀坑。在拉力和微弯曲作用下，会在腐蚀坑底部产生横向裂纹源，在腐蚀性介质和外加载荷的双重作用下，裂纹持续扩展，当钢丝在某处的实际承载面积小于理论要求的承载面积时，钢丝便会过载，发生断裂[3]。

当井中高压流体含有CO2时,还容易沁入橡胶密封件，导致密封失效；浸泡腐蚀电器元件，使电子压力计的芯片因短路或腐蚀而报废；并且会进入电池筒，破坏电池或使电池短路而发生爆炸，造成测试失败。

3 提高卫42块CO2驱井测压质量的措施

3.1 应用防腐合金钢丝

由原因分析可知，CO2腐蚀主要与下井仪器及工具的材料组成有关，查找相关信息，得知合金元素对CO2腐蚀有很大的影响，含铬、钼的钢材对CO2腐蚀有一定的抑制作用[4]。

通过对市场上合金钢丝的对比，从具体成分、价格及性能上优化，最终选出牌号316L的防腐合金钢丝作为CO2驱井测压钢丝,这种合金钢丝的抗腐蚀性更强、气密封更佳,能有效地避免CO2的腐蚀，使用寿命能达一年200井次左右。

3.2 改进加重杆

为使加重杆能发挥最好的作用，除增加加重杆的防腐性外，可改变加重杆的材质，增加仪器的下行力，提高测压成功率。

1）将普通配重改为钨钢配重。普通钢的密度在7.8 g/cm3左右，在同等条件下钨钢的密度在13.1～14.8 g/cm3，有效地增加了仪器下行重力。另外钨钢具有硬度高、耐磨、耐热、耐腐蚀等优点，这些都符合CO2驱井中仪器加重杆的条件。

2）钨钢加重杆加防腐外壳。在实验过程中发现钨钢有质脆的缺点，在下井过程中容易脆断，针对这种情况决定给钨钢加钢制防腐外壳，同时也解决了CO2对加重杆的腐蚀。将钨钢设计成钨钢块，这样钨钢块就可以随意组合，在一定程度上节约了成本。图2为加工改进后的加重杆。

图2 改进后的加重杆

3）减小加重杆导锥锥度，减少下行阻力。原加重杆导锥底部外形一般均加工成120°，如图3所示，将加重杆导锥角度由120°改为30°后，加重杆导锥所受阻力f1仅为原来的30%，大大减少了仪器串下行阻力。

图3 导锥阻力分析图

通过对钨钢加重杆的技术改进，有效避免了因井筒结蜡、死油、积液等因素造成的仪器遇阻和仪器下井缓慢问题。同时，使现场加重杆发生脆断的概率大大降低，有效降低了测试事故概率。

3.3 增加仪器的防腐性

从现场仪器腐蚀情况分析，腐蚀的薄弱点是仪器外壳、传压孔、压力温度传感器。针对仪器的薄弱点进行了改进：①仪器加防腐外壳。②改进耐腐蚀的压力、温度传感器，下井前通过传压孔注满防腐液，双重措施保护，增加防腐能力。③施工结束后，现场人员用毛毡将仪器及时擦拭干净，资料处理完毕后，技术人员拆开仪器用工业酒精对仪器内部进行保养，减少酸性物质对仪器表面和内部电路板的腐蚀。

3.4 更换防腐密封圈

表1为密封圈材质分析对比表。

压力计的密封圈必须能够承受高温（≥150 ℃）、高压（≥80 MPa）并具有耐腐蚀性能。从表1 可以得出，全氟醚橡胶密封圈最适合于在CO2驱焖井中使用。

把压力计的密封胶圈更新为防腐蚀的全氟密封胶圈，丝扣处加垫铜垫片，增加丝扣处的密封性；下井前检查密封胶圈，每口井更换一次，有效避免了腐蚀性气体渗入压力计内，提高了测压成功率。

表1 密封圈材质对比

3.5 创新测压工艺技术

3.5.1 测压方式由正梯度变为反梯度

以往测压一般是下一支压力计，采用正梯度测压，测压顺序是自上而下，压力值是由小渐次变大的过程[4]。卫42 块油井具有产液含水低、黏度大的特点，井筒内普遍存在高蜡质死油，下井时压力计的传压孔在井口被高蜡质死油堵死，导致压力传递出现迟滞，压力计的压力传感器不能有效地测出压力变化，所测压力和压力梯度失真。

典型井例：

卫42-25 井压力计分别在井口、200 m、300 m、400 m、3 447 m、3 547 m、3 647 m 各停10 min 测梯度，从表2和图4可以看出：井口0～400 m 处未能形成有效的压力梯度曲线。

当采用反梯度测压，压力计分别在3 647 m、3 547 m、3 447 m、400 m、300 m 200 m 和井口各停10 min测梯度，形成有效的压力梯度，计算出液面在362 m，详见表3和图5。

表2 卫42-25井压力梯度原始数据

图4 压力梯度原始曲线

为保证测试成功率同时两支压力计串接下井，测压时采用反梯度测压，即测压顺序是自下而上，压力值由大渐次变小的过程。施工时先将压力计下至油层中深，利用井底高温熔化压力计传压孔的高蜡质死油，保证传压孔通畅，压力传感器能精准录取井下压力变化。

表3 卫42-25井反梯度原始数据

图5 压力反梯度原始曲线

3.5.2 改进测压操作规程

针对CO2腐蚀受井温影响的特点，温度处于60 ℃时腐蚀性较大[5]，在卫42 块中对应深度在1 400～1 600 m。压力计过这段时采用上限速度，每分钟起下速度150 m，以减少对仪器的腐蚀时间。

4 实施效果

自2018 年2 月份整改措施实施以来，截止到2018 年 12 月份，CO2驱井测压共 124 井次，一次成功率为98.39%,提高了卫42 块CO2驱井测压质量，为CO2驱井的压力监测提供了技术支撑，为地质部门提供了准确详实的压力资料，对进一步了解CO2驱井CO2的分布和传递方向提供了依据。

5 结论

中原油田濮城油区卫42块特低渗油藏由于CO2的腐蚀问题，使测压工作一度陷入困境。从CO2腐蚀机理分析入手，经过10 个月的研究与应用，通过增强下井设备、材料、仪器的抗腐蚀性，延长了使用寿命，丰富完善了测压工艺技术，有效解决了在强腐蚀性液体中施工的难题，降低了仪器落井事故率，节约了施工成本，提高了CO2驱井测压的质量和施工的安全系数。