田翠平，石慶林，丁傳振，萬式甜

中國石化中原油田分公司 技術監(jiān)測中心 （河南 濮陽 457001）

1 衛(wèi)42塊CO2驅井測壓現(xiàn)狀

中原油田濮城油區(qū)衛(wèi)42 塊沙三中3-4 油藏位于濮衛(wèi)次洼西翼，為特低滲油藏，存在儲層物性差、注水難、油井低能、見效難的問題，為解決這一難題，決定開展CO2驅油提高采收率。而在CO2驅井測壓工作開展的過程中，出現(xiàn)了鋼絲及加重桿斷裂、儀器下不去、數(shù)據(jù)異常等諸多問題，造成壓力測試成功率低，延長了測試時間，影響了測試數(shù)據(jù)的錄入，致使無法研究濮城油區(qū)區(qū)塊儲層參數(shù)、儲層動態(tài)，無法確定CO2驅井的生產能力。

1.1 錄井鋼絲斷裂

衛(wèi)42井，于2017年1月2日開始關井，2017年1月 10 日 16：40 開始測壓力恢復，2017 年 1 月 22 日鋼絲因腐蝕斷裂，2 100 m 鋼絲和壓力計掉入井內，2017年2月7日19：30撈出2 100 m落井鋼絲和壓力計，結束測壓。打撈出的鋼絲變脆，用手輕輕即可掰斷，說明鋼絲腐蝕非常嚴重。

1.2 加重桿腐蝕、斷裂

衛(wèi)42-28 井測試結束，儀器起到井口加重桿發(fā)生斷裂，壓力計掉入井內，后撈出落物。圖1為斷裂的加重桿。

1.3 儀器腐蝕

衛(wèi)42-38 井壓力恢復過程中，壓力計經過12 d井下連續(xù)停放后，用專用板手拆卸加重桿時，壓力計進液孔短節(jié)絲扣斷裂，壓力計不銹鋼外殼和壓力傳感器變脆。

圖1 斷裂的加重桿

2 影響衛(wèi)42塊測壓質量的原因分析

在油氣田開發(fā)的過程中，干燥的CO2氣體本身是沒有腐蝕性的，CO2較易溶解在水中，而在碳氫化合物（如原油）中的溶解度則更高，CO2與碳氫化合物的體積比可達3：1[1]。當CO2溶解在水中時，會促進鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕。CO2電化學腐蝕原理及其總體基本化學反應可描述為[2]：

目前所用的測壓儀器外殼、加重桿、錄井鋼絲均為普通鋼材。當測壓儀器及下井設備下入井內后，溶解在原油或水中的CO2將會對它們產生腐蝕作用。

通過對衛(wèi)新42-15 井、衛(wèi)42 井斷裂鋼絲進行金相組織和能譜分析，油井內腐蝕性介質都會持續(xù)不斷地腐蝕鋼絲，在鋼絲表面形成腐蝕坑。在拉力和微彎曲作用下，會在腐蝕坑底部產生橫向裂紋源，在腐蝕性介質和外加載荷的雙重作用下，裂紋持續(xù)擴展，當鋼絲在某處的實際承載面積小于理論要求的承載面積時，鋼絲便會過載，發(fā)生斷裂[3]。

當井中高壓流體含有CO2時,還容易沁入橡膠密封件，導致密封失效；浸泡腐蝕電器元件，使電子壓力計的芯片因短路或腐蝕而報廢；并且會進入電池筒，破壞電池或使電池短路而發(fā)生爆炸，造成測試失敗。

3 提高衛(wèi)42塊CO2驅井測壓質量的措施

3.1 應用防腐合金鋼絲

由原因分析可知，CO2腐蝕主要與下井儀器及工具的材料組成有關，查找相關信息，得知合金元素對CO2腐蝕有很大的影響，含鉻、鉬的鋼材對CO2腐蝕有一定的抑制作用[4]。

通過對市場上合金鋼絲的對比，從具體成分、價格及性能上優(yōu)化，最終選出牌號316L的防腐合金鋼絲作為CO2驅井測壓鋼絲,這種合金鋼絲的抗腐蝕性更強、氣密封更佳,能有效地避免CO2的腐蝕，使用壽命能達一年200井次左右。

3.2 改進加重桿

為使加重桿能發(fā)揮最好的作用，除增加加重桿的防腐性外，可改變加重桿的材質，增加儀器的下行力，提高測壓成功率。

1）將普通配重改為鎢鋼配重。普通鋼的密度在7.8 g/cm3左右，在同等條件下鎢鋼的密度在13.1～14.8 g/cm3，有效地增加了儀器下行重力。另外鎢鋼具有硬度高、耐磨、耐熱、耐腐蝕等優(yōu)點，這些都符合CO2驅井中儀器加重桿的條件。

2）鎢鋼加重桿加防腐外殼。在實驗過程中發(fā)現(xiàn)鎢鋼有質脆的缺點，在下井過程中容易脆斷，針對這種情況決定給鎢鋼加鋼制防腐外殼，同時也解決了CO2對加重桿的腐蝕。將鎢鋼設計成鎢鋼塊，這樣鎢鋼塊就可以隨意組合，在一定程度上節(jié)約了成本。圖2為加工改進后的加重桿。

圖2 改進后的加重桿

3）減小加重桿導錐錐度，減少下行阻力。原加重桿導錐底部外形一般均加工成120°，如圖3所示，將加重桿導錐角度由120°改為30°后，加重桿導錐所受阻力f1僅為原來的30%，大大減少了儀器串下行阻力。

圖3 導錐阻力分析圖

通過對鎢鋼加重桿的技術改進，有效避免了因井筒結蠟、死油、積液等因素造成的儀器遇阻和儀器下井緩慢問題。同時，使現(xiàn)場加重桿發(fā)生脆斷的概率大大降低，有效降低了測試事故概率。

3.3 增加儀器的防腐性

從現(xiàn)場儀器腐蝕情況分析，腐蝕的薄弱點是儀器外殼、傳壓孔、壓力溫度傳感器。針對儀器的薄弱點進行了改進：①儀器加防腐外殼。②改進耐腐蝕的壓力、溫度傳感器，下井前通過傳壓孔注滿防腐液，雙重措施保護，增加防腐能力。③施工結束后，現(xiàn)場人員用毛氈將儀器及時擦拭干凈，資料處理完畢后，技術人員拆開儀器用工業(yè)酒精對儀器內部進行保養(yǎng)，減少酸性物質對儀器表面和內部電路板的腐蝕。

3.4 更換防腐密封圈

表1為密封圈材質分析對比表。

壓力計的密封圈必須能夠承受高溫（≥150 ℃）、高壓（≥80 MPa）并具有耐腐蝕性能。從表1 可以得出，全氟醚橡膠密封圈最適合于在CO2驅燜井中使用。

把壓力計的密封膠圈更新為防腐蝕的全氟密封膠圈，絲扣處加墊銅墊片，增加絲扣處的密封性；下井前檢查密封膠圈，每口井更換一次，有效避免了腐蝕性氣體滲入壓力計內，提高了測壓成功率。

表1 密封圈材質對比

3.5 創(chuàng)新測壓工藝技術

3.5.1 測壓方式由正梯度變?yōu)榉刺荻?/p>

以往測壓一般是下一支壓力計，采用正梯度測壓，測壓順序是自上而下，壓力值是由小漸次變大的過程[4]。衛(wèi)42 塊油井具有產液含水低、黏度大的特點，井筒內普遍存在高蠟質死油，下井時壓力計的傳壓孔在井口被高蠟質死油堵死，導致壓力傳遞出現(xiàn)遲滯，壓力計的壓力傳感器不能有效地測出壓力變化，所測壓力和壓力梯度失真。

典型井例：

衛(wèi)42-25 井壓力計分別在井口、200 m、300 m、400 m、3 447 m、3 547 m、3 647 m 各停10 min 測梯度，從表2和圖4可以看出：井口0～400 m 處未能形成有效的壓力梯度曲線。

當采用反梯度測壓，壓力計分別在3 647 m、3 547 m、3 447 m、400 m、300 m 200 m 和井口各停10 min測梯度，形成有效的壓力梯度，計算出液面在362 m，詳見表3和圖5。

表2 衛(wèi)42-25井壓力梯度原始數(shù)據(jù)

圖4 壓力梯度原始曲線

為保證測試成功率同時兩支壓力計串接下井，測壓時采用反梯度測壓，即測壓順序是自下而上，壓力值由大漸次變小的過程。施工時先將壓力計下至油層中深，利用井底高溫熔化壓力計傳壓孔的高蠟質死油，保證傳壓孔通暢，壓力傳感器能精準錄取井下壓力變化。

表3 衛(wèi)42-25井反梯度原始數(shù)據(jù)

圖5 壓力反梯度原始曲線

3.5.2 改進測壓操作規(guī)程

針對CO2腐蝕受井溫影響的特點，溫度處于60 ℃時腐蝕性較大[5]，在衛(wèi)42 塊中對應深度在1 400～1 600 m。壓力計過這段時采用上限速度，每分鐘起下速度150 m，以減少對儀器的腐蝕時間。

4 實施效果

自2018 年2 月份整改措施實施以來，截止到2018 年 12 月份，CO2驅井測壓共 124 井次，一次成功率為98.39%,提高了衛(wèi)42 塊CO2驅井測壓質量，為CO2驅井的壓力監(jiān)測提供了技術支撐，為地質部門提供了準確詳實的壓力資料，對進一步了解CO2驅井CO2的分布和傳遞方向提供了依據(jù)。

5 結論

中原油田濮城油區(qū)衛(wèi)42塊特低滲油藏由于CO2的腐蝕問題，使測壓工作一度陷入困境。從CO2腐蝕機理分析入手，經過10 個月的研究與應用，通過增強下井設備、材料、儀器的抗腐蝕性，延長了使用壽命，豐富完善了測壓工藝技術，有效解決了在強腐蝕性液體中施工的難題，降低了儀器落井事故率，節(jié)約了施工成本，提高了CO2驅井測壓的質量和施工的安全系數(shù)。