论文部分内容阅读
【摘要】本文从解决本采油厂油管短期漏失躺井问题出发，从三个方面开展了“油管漏失原因分析”的课题研究，最后得出油管短期漏失躺井的主要因素，并制定了相应的解决对策，从而减少油管漏失对生产的影响。
【关键词】油管漏失 理论分析 主观因素 密封性 对策
1 油管漏失理论分析
油水井生产管柱是靠丝扣连接来保证的，油管的密封性实际是依靠螺纹牙侧面形成的接触压力来实现，接触压力越高，密封性越好。油管螺纹在多种静载和动载作用下产生的高频振动以及螺纹在上卸过程中，啮合表面相对运动发生的粘着磨损使螺纹之间必定存在一定的间隙，因此无论新旧油管，微量漏失都是必然存在的，但必须确保其漏失量在允许范围内，才能不影响油水井正常
生产[1]- [2]。
1.1 油管螺纹牙塑性变形导致的漏失超标
紧密的油管公扣和接箍母扣之间，主要承受轴向拉伸应力、径向挤压应力和环向应力的作用，在油管正常的工作状态下，油管螺纹处于弹塑性工作状态。由于目前部分实际井下在用的油管丝扣老化、磨损严重，造成油管公扣和接箍母扣之间存在缝隙，虽然在修井施工时使用了密封脂，但是在每天上万次交变载荷的作用下，油管丝扣的牙塑变形会使丝扣的咬合出现缝隙，使油管丝扣渗漏，最终导致油管漏失超标而导致躺井，影
响生产井正常生产[1]。
1.2 油管使用操作不当造成漏失超标
（1）上扣扭矩不当。根据API标准，N80材质的￠73mm平式油管最大上扣扭矩为2550N.m，最小1500N.m，最佳上扣扭矩为2050N.m，相关资料显示，通过实验，国产油管实验扭矩达到最大扭矩的1.22倍即3111 N.m时就开始造扣，当达到2.54倍即6477 N.m时，螺纹已经彻底破坏。而我们目前修井施工现场缺乏扭矩检测和控制仪，液压钳在缺乏监控手段的情况下操作，油管上扣扭矩得不到有效控制，扭矩太小会造成上扣不紧而漏失，而超过油管规定的最大扭矩则会造扣、粘扣。而在实际施工当中，为确保当班工序试压合格，超扭矩操作情况是难以完全避免的。
（2）井架对中不当。在油管起下过程中，井口对中程度对其使用效果影响很大。相关实验表明，在一定扭矩下，当对中度（井口垂线与油管中轴线夹角）大于3.18度时，对扣圈数小于3扣时，均会造成错扣而损坏丝扣。正确的操作方法是在施工前先校对井口后人工对扣2-3圈后再用液压钳拧紧，但受到施工进度要求影响，完全实现每口井施工人工对扣难以做到，这样井口对中至关重要。
（3）密封脂或密封带的使用不当。行业标准规定新油管在规定扭矩下经过4次上卸扣实验不漏失即为合格品，现场实验也证明新螺纹的磨损极限为上卸扣7-8次。对于原井管或简单修复后的油管，由于其丝扣必定经过一次或几次上卸扣的磨损，造成油管公扣和接箍母扣之间存在缝隙，因此施工中必须严格清理干净丝扣并均匀涂抹合格的密封脂，以填充其间的缝隙从而避免或降低漏失[1]。
2 油管漏失的主观因素分析
2.1 井况因素
包括井斜、温度场、腐蚀性介质以及拉伸、压缩、内外压力、弯矩等具体因素。由于油管在油井中受到的拉伸、弯曲、温度等复合载荷以及腐蚀性物质的共同作用，会使油管变形、螺纹蠕变，从而影响油管的密封性能造成漏失[2]。2.2 油管质量因素
（1）新油管质量：包括材料的机械性能，螺纹的加工质量，接箍螺纹的处理以及螺距、锥度、牙型加工误差和机紧接箍时的扭矩等因素。
（2）回收旧油管检测、修复质量：
a.油管试压检测质量：油管试压工序是油管修复工序中检验油管漏失的唯一手段，修复油管必须按质量标准进行静水压力实验。
b.修扣质量及接箍质量：修扣、换接箍是油管深度修复中一道关键工序，油管丝扣质量及接箍质量的好坏，需进行以下两道质量把关，一是对新加工的油管丝扣，要用配套的标准试扣规进行检验，对不合格的丝扣要重新修复；二是对修扣、换接箍的油管，需二次上试压线进行螺纹密封性检测。
2.3 现场作业施工因素
2.3.1操作因素
（1）下井时螺纹不清洁，或螺纹被防腐涂层所污杂，导致油管粘扣或丝扣密封不严。
（2）造扣现象：一是井架对中性不好，造成丝扣损坏；二是在起下过程中如果不用小滑车，也可能会损伤丝扣；三是上扣扭矩过大，造成起出时卸扣困难，出现用榔头强行卸扣的现象，导致接箍或丝扣损坏。
（3）旧油管下井时，一般作业采用密封带或密封脂，如果涂抹不均匀或缠绕量不够，也会导致漏失。
（4）用较粗糙的液压油管钳上卸接箍，不但上螺纹扭矩难于控制，而且内外螺纹同轴度、垂直度差，还会造成螺纹端的变形，尤其是当螺纹处于松配合时，将严重影响螺纹的密封性导致漏失发生[2]。
2.3.2现场使用因素
油管为了方便现场互换使用及加工，油管螺纹各主要参数往往有一定的加工公差，不能保证每个螺纹具有相同的密封性能。即使对于不同批次的油管尺寸公差控制也会有不同，如果加工尺寸偏差较大，管柱密封性将受到很大影响。特别是不同批次的油管混合使用会加速油管螺纹的磨损与粘扣，增加漏失发生的机率。
3 研究结论
根据上述理论分析、主观分析及实验验证，造成油管螺纹漏失超标而导致躺井的因素，目前主要有以下几方面：
（1）由于试压设备（管线、阀件等）老化或漏失因素，可能会导致试压结果不准确，导致油管下井后短期漏失。
（2）根据牙塑变形的理论分析，由于油管更新不足等原因造成的油管疲劳损坏也是导致漏失躺井的重要原因。
（3）根据丝扣承压实验，如果油管丝扣被反复上卸，将会对丝扣造成很大的损伤，从而产生漏失超标。
（4）现场施工操作不当导致的油管粘扣、造扣等漏失超标，是造成油管短期漏失的主要因素；
4 解决对策
（1）合理调整抽油机井的生产参数，恢复油井的液面，减小油管内、外的压差。
（2）按《Q/SH修复油管质量要求》，严格油管修复操作规程，保证油管质量。①严格保证试压检测质量。②严格保证修扣质量。
（3）严格作业施工操作规范。
①严格按油管上扣扭距标准进行施工，杜绝榔头敲击、重复上卸操作等野蛮施工，防止大扭矩连接油管，以及起下油管不使用油管公扣护丝或小滑车。
②对一次作业施工有多次起下的施工井，应使用备用油管进行施工，以减少多次起下对油管丝扣的磨损和损坏，起下时使用小滑车。
③采用油管锚定装置，消除油管因上下冲程所产生的交变载荷，改善油管的受力，减小油管螺纹牙塑性变形。
④下井前必须清洁丝扣、校正井架以确保油管起下作业时的垂直度；同时控制好液压钳的上扣扭矩，确保油管的同轴度；涂抹螺纹带（脂），防止螺纹损伤，并保证密封胶带（脂）缠绕或涂抹均匀。
（4）提高油井诊断准确率，提高措施有效性，杜绝反复上修现象，这样可减少油管螺纹磨损。
参考文献
[1] 张雄文.井下油管漏失原因分析及对策[J].内蒙古石油化工，2010-8
[2] 杨世豪，马建军，常俊仁.油井管柱漏失的影响因素及诊断方法[J].内蒙古石油化工，2008-19
[3] 傅阳朝，李兴明，等.连续油管技术[M].石油工业出版社，2000：17-42
【关键词】油管漏失 理论分析 主观因素 密封性 对策
1 油管漏失理论分析
油水井生产管柱是靠丝扣连接来保证的，油管的密封性实际是依靠螺纹牙侧面形成的接触压力来实现，接触压力越高，密封性越好。油管螺纹在多种静载和动载作用下产生的高频振动以及螺纹在上卸过程中，啮合表面相对运动发生的粘着磨损使螺纹之间必定存在一定的间隙，因此无论新旧油管，微量漏失都是必然存在的，但必须确保其漏失量在允许范围内，才能不影响油水井正常
生产[1]- [2]。
1.1 油管螺纹牙塑性变形导致的漏失超标
紧密的油管公扣和接箍母扣之间，主要承受轴向拉伸应力、径向挤压应力和环向应力的作用，在油管正常的工作状态下，油管螺纹处于弹塑性工作状态。由于目前部分实际井下在用的油管丝扣老化、磨损严重，造成油管公扣和接箍母扣之间存在缝隙，虽然在修井施工时使用了密封脂，但是在每天上万次交变载荷的作用下，油管丝扣的牙塑变形会使丝扣的咬合出现缝隙，使油管丝扣渗漏，最终导致油管漏失超标而导致躺井，影
响生产井正常生产[1]。
1.2 油管使用操作不当造成漏失超标
（1）上扣扭矩不当。根据API标准，N80材质的￠73mm平式油管最大上扣扭矩为2550N.m，最小1500N.m，最佳上扣扭矩为2050N.m，相关资料显示，通过实验，国产油管实验扭矩达到最大扭矩的1.22倍即3111 N.m时就开始造扣，当达到2.54倍即6477 N.m时，螺纹已经彻底破坏。而我们目前修井施工现场缺乏扭矩检测和控制仪，液压钳在缺乏监控手段的情况下操作，油管上扣扭矩得不到有效控制，扭矩太小会造成上扣不紧而漏失，而超过油管规定的最大扭矩则会造扣、粘扣。而在实际施工当中，为确保当班工序试压合格，超扭矩操作情况是难以完全避免的。
（2）井架对中不当。在油管起下过程中，井口对中程度对其使用效果影响很大。相关实验表明，在一定扭矩下，当对中度（井口垂线与油管中轴线夹角）大于3.18度时，对扣圈数小于3扣时，均会造成错扣而损坏丝扣。正确的操作方法是在施工前先校对井口后人工对扣2-3圈后再用液压钳拧紧，但受到施工进度要求影响，完全实现每口井施工人工对扣难以做到，这样井口对中至关重要。
（3）密封脂或密封带的使用不当。行业标准规定新油管在规定扭矩下经过4次上卸扣实验不漏失即为合格品，现场实验也证明新螺纹的磨损极限为上卸扣7-8次。对于原井管或简单修复后的油管，由于其丝扣必定经过一次或几次上卸扣的磨损，造成油管公扣和接箍母扣之间存在缝隙，因此施工中必须严格清理干净丝扣并均匀涂抹合格的密封脂，以填充其间的缝隙从而避免或降低漏失[1]。
2 油管漏失的主观因素分析
2.1 井况因素
包括井斜、温度场、腐蚀性介质以及拉伸、压缩、内外压力、弯矩等具体因素。由于油管在油井中受到的拉伸、弯曲、温度等复合载荷以及腐蚀性物质的共同作用，会使油管变形、螺纹蠕变，从而影响油管的密封性能造成漏失[2]。2.2 油管质量因素
（1）新油管质量：包括材料的机械性能，螺纹的加工质量，接箍螺纹的处理以及螺距、锥度、牙型加工误差和机紧接箍时的扭矩等因素。
（2）回收旧油管检测、修复质量：
a.油管试压检测质量：油管试压工序是油管修复工序中检验油管漏失的唯一手段，修复油管必须按质量标准进行静水压力实验。
b.修扣质量及接箍质量：修扣、换接箍是油管深度修复中一道关键工序，油管丝扣质量及接箍质量的好坏，需进行以下两道质量把关，一是对新加工的油管丝扣，要用配套的标准试扣规进行检验，对不合格的丝扣要重新修复；二是对修扣、换接箍的油管，需二次上试压线进行螺纹密封性检测。
2.3 现场作业施工因素
2.3.1操作因素
（1）下井时螺纹不清洁，或螺纹被防腐涂层所污杂，导致油管粘扣或丝扣密封不严。
（2）造扣现象：一是井架对中性不好，造成丝扣损坏；二是在起下过程中如果不用小滑车，也可能会损伤丝扣；三是上扣扭矩过大，造成起出时卸扣困难，出现用榔头强行卸扣的现象，导致接箍或丝扣损坏。
（3）旧油管下井时，一般作业采用密封带或密封脂，如果涂抹不均匀或缠绕量不够，也会导致漏失。
（4）用较粗糙的液压油管钳上卸接箍，不但上螺纹扭矩难于控制，而且内外螺纹同轴度、垂直度差，还会造成螺纹端的变形，尤其是当螺纹处于松配合时，将严重影响螺纹的密封性导致漏失发生[2]。
2.3.2现场使用因素
油管为了方便现场互换使用及加工，油管螺纹各主要参数往往有一定的加工公差，不能保证每个螺纹具有相同的密封性能。即使对于不同批次的油管尺寸公差控制也会有不同，如果加工尺寸偏差较大，管柱密封性将受到很大影响。特别是不同批次的油管混合使用会加速油管螺纹的磨损与粘扣，增加漏失发生的机率。
3 研究结论
根据上述理论分析、主观分析及实验验证，造成油管螺纹漏失超标而导致躺井的因素，目前主要有以下几方面：
（1）由于试压设备（管线、阀件等）老化或漏失因素，可能会导致试压结果不准确，导致油管下井后短期漏失。
（2）根据牙塑变形的理论分析，由于油管更新不足等原因造成的油管疲劳损坏也是导致漏失躺井的重要原因。
（3）根据丝扣承压实验，如果油管丝扣被反复上卸，将会对丝扣造成很大的损伤，从而产生漏失超标。
（4）现场施工操作不当导致的油管粘扣、造扣等漏失超标，是造成油管短期漏失的主要因素；
4 解决对策
（1）合理调整抽油机井的生产参数，恢复油井的液面，减小油管内、外的压差。
（2）按《Q/SH修复油管质量要求》，严格油管修复操作规程，保证油管质量。①严格保证试压检测质量。②严格保证修扣质量。
（3）严格作业施工操作规范。
①严格按油管上扣扭距标准进行施工，杜绝榔头敲击、重复上卸操作等野蛮施工，防止大扭矩连接油管，以及起下油管不使用油管公扣护丝或小滑车。
②对一次作业施工有多次起下的施工井，应使用备用油管进行施工，以减少多次起下对油管丝扣的磨损和损坏，起下时使用小滑车。
③采用油管锚定装置，消除油管因上下冲程所产生的交变载荷，改善油管的受力，减小油管螺纹牙塑性变形。
④下井前必须清洁丝扣、校正井架以确保油管起下作业时的垂直度；同时控制好液压钳的上扣扭矩，确保油管的同轴度；涂抹螺纹带（脂），防止螺纹损伤，并保证密封胶带（脂）缠绕或涂抹均匀。
（4）提高油井诊断准确率，提高措施有效性，杜绝反复上修现象，这样可减少油管螺纹磨损。
参考文献
[1] 张雄文.井下油管漏失原因分析及对策[J].内蒙古石油化工，2010-8
[2] 杨世豪，马建军，常俊仁.油井管柱漏失的影响因素及诊断方法[J].内蒙古石油化工，2008-19
[3] 傅阳朝，李兴明，等.连续油管技术[M].石油工业出版社，2000：17-42