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[摘 要]连续油管不但广泛应用于钻井、完井等作业，而且还应用于气举、电潜泵、酸化作业、油井防砂、井下工具打捞、水平井施工、洗井、稠油开采等诸多方面。由此，也产生了复杂、多样的连续油管失效问题。通过调查和分析连续油管失效的机理、原因，有助于防止、减少连续油管使用中的各种失误和事故，提高连续油管的使用寿命和效率，从而进一步促进油气田的经济开采。
[关键词]连续油管；失效主要表现形式；原因分析
中图分类号：S896 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0386-01
连续油管柱是连续油管作业技术中用量大、质量要求高的管材。造成连续油管失效的机理和原因是多方面的，有些是自然的，有些是人为的。为了防止失效事故的发生，必须深入调查和分析。因此，弄清连续油管失效的主要表现形式和原因，从而采取相应措施提高连续油管的使用寿命，对促进石油工业的发展具有重要意义。
1 连续油管失效主要表现形式
连续油管工作条件比较恶劣，受力状态比较复杂，其失效形式多种多样，通过失效分析，归纳起来大致有以下3大类型。
（1）變形失效
对连续油管，主要是塑性变形失效。实际应用中，由于连续油管的实际使用半径要比许用弯曲半径小得多，所以，连续油管通常要发生瞬时的塑性弯曲变形。当实际弯曲半径远远小于许用弯曲半径时，会引起连续油管的永久性弯曲（俗称死弯）。另外，超过连续油管抗拉极限的拉伸颈缩性变形，超过抗压限的压瘪或压扁现象等均属于变形失效的范围。
（2）断裂失效
在连续油管的失效中断裂占的比例较大，特别是疲劳断裂，危害也较严重。主要断裂形式有：
①过载断裂。如连续油管在下入井中速度过快时，遇到井下堵塞导致其卡断，或在起出作业过程中由于井下落物导致其拉断等。
②低应力脆断。如连续油管焊缝的脆性断裂。
③应力腐蚀断裂。如在含硫量较高的油气井中工作时，硫化物应力腐蚀开裂。应力腐蚀断口的宏观特征一般有3个区域，即断裂源区、裂纹扩展区、快速拉断或撕裂区。
④氢脆断裂。当油管材料中含有过多的氢时，在拉应力作用下易产生氢脆。氢脆断口的宏观特征是在断口边缘上可观察到白点或白色亮环。
⑤疲劳断裂和腐蚀疲劳断裂。由于连续油管要不断地导入或绕下滚筒，并通过弯曲形导向架，因而会受到交变循环应力作用，而井中往往又有腐蚀介质的侵蚀。所以，连续油管受到疲劳或腐蚀疲劳作用的工况最多。
（3）表面损伤失效
表面损伤主要包括3个方面：
①腐蚀。包括均匀腐蚀（如连续油管在长时间存放过程中的锈蚀），小孔腐蚀（即点蚀，如连续油管在使用或存放过程中内外表面的点蚀）和缝隙腐蚀（如连续油管的焊缝与连续油管材料之间的腐蚀）。
②磨损。连续油管在井下与生产油管或套管之间的磨损，连续油管与导向架和注入头上鞍形夹紧块之间的磨损等。
③机械损伤。连续油管在运输途中表面碰伤，在清蜡作业中受到落入井下的刮蜡器的划伤：在注入过程中由于夹持过紧而在表面留下压痕等。
2 连续油管失效原因分析
2.1 连续油管本身质量问题
（1）功连续油管壁厚不均匀
一方面，连续油管在制造时壁厚就不均匀；另一方面，在使用过程中，由于弯曲疲劳的作用，在曲率半径小的一侧受压，壁厚基本不变，而在曲率半径大的一侧受拉，壁厚变薄。现场取样测量也发现，外径必31.75mm的连续油管，平均壁厚2.2089mm，而实测最大壁厚为2.23mm，最小仅2.18mm。腐蚀性泄漏与连续油管的壁厚不均不无关系。
（2）现场焊接质量差。一盘连续油管长度为2000～4000m，当进行深井作业时，需将两段连续油管焊接在一起使用。由于我国焊接技术上的差距，使得焊接达不到要求。即便使用国外焊机和工艺，往往也达不到要求的水平。失效分析发现，焊缝失效一般表现为脆性断裂失效，其主要原因是焊接及焊后热处理选择不当，在焊缝产生了未熔合或灰斑缺陷。并且焊缝及热影响区强度低。冲击韧性差，造成大量失效事故。现场发现，除辽河等油田外，其他油田的连续油管均存在焊接质量不过关的问题。
（3）材料性能低，制造工艺复杂。国内使用的主要是从美国优质管公司引进的QT-700材料连续油管，属ASTM-606-4钢的改进产品，而目前国外已经在生产和使用其改进后的QT-800和QT-1000材料。另外，连续油管在生产制造过程中，工艺过程比较复杂。一般要经过多次热处理过程，如轧制管材前的加热，管材环卷焊接，高频感应退火，成形后的水冷与空冷，消除应力退火等。任何一个土艺处理不当，都会给连续油管留下缺陷。失效分析表明，有相当一部分连续油管失效是由内部缺陷引起的。
（4）划痕得不到及时修补。连续油管在使用过程中，当表面出现部分划伤痕迹时，不能及时采取措施进行修补，使得被划伤表面成为人为的壁薄部分，在腐蚀介质的作用下，形成腐蚀凹坑，使局部的腐蚀电流急剧增大，因而加快了连续油管的腐蚀速度，使连续油管首先在划伤痕迹处出现腐蚀泄漏失效。
2.2 连续油管使用管理问题
（1）存放不当。连续油管作业机在作业完成后，很少进行防锈处理，因此，腐蚀严重，特别对连续油管，易锈蚀，使其寿命大大缩短。如某油田的作业机年作业十几次，作业过程受到雨淋，在库中明显看到在滚筒外层的连续油管全部生锈变黄。某油田在引进作业机的同时，进口了十几盘连续油管，由于长期存放，管体氧化出现腐蚀麻点和凹坑；也有的因木制滚筒腐烂导致连续油管缺少支撑而产生挤压皱折或折断。
（2）下井前检验不严。包括对连续油管的检验和对井下情况的检验。某些井下作业队使用质量低劣或有大量蚀坑、裂纹及其他缺陷的连续油管下井，造成连续油管在使用中出现事故；另外，连续油管在下井前如果对井下情况不了解或井下有落物等，在连续油管作业过程中都会出现意想不到的失效厂如井下落物对连续油管表面的磨损和划痕；井下落物将连续油管堵塞或卡住，导致在起下连续油管过程中卡断等。
（3）注入头夹紧部分咬伤连续油管。连续油管下入井中时，需注入力的作用。如果注入头对连续油管夹持不紧，则造成连续油管打滑，不能顺利完成注入作业。反之，如果夹持过紧，又容易造成管体表面咬伤。现场也发现有相当一部分连续油管的表面有咬伤痕迹。
2.3 连续油管工作性质问题
（1）循环弯曲疲劳作用与连续油管直径胀大
对于典型的连续油管作业过程，连续油管至少循环起下一次。连续油管柱起出或下入井内时都包含3个弯曲动作：连续油管通过注入头牵引拉离滚筒，滚筒液压马达施加一定的反向拉力将油管拉直，这是最基本的一次弯曲动作；
当连续油管进入导向架时，连续油管沿导向架的弯曲半径发生弯曲。通过导向架后进入牵引链条总成，连续油管重新被拉直。因此，对于一次完整的起下作业，总共包含了6个弯曲动作。连续油管在内压条件下循环弯曲时，连续油管会发生膨胀现象，管径增大，管壁变薄。随内压和循环次数的增加，连续油管直径会很快胀大或破裂。
（2）腐蚀性作业
连续油管抗腐蚀能力一般较低，在增产作业中，常使用酸性介质或其他腐蚀性化学药品，虽然加入一定量的缓蚀剂，但仍然存在腐蚀。另外在生产流体中，常有硫化物存在，而高强度管材对于硫化物是相当敏感的，会缩短连续油管的使用寿命。
3 避免连续油管失效建议
为防止连续油管的早期失效，应做到以下几点：
（1）选用高强度的连续油管材料；
（2）尽量减少腐蚀性作业次数，或作业后立即采取清洗防护措施；
（3）尽量减少误操作和井下情况不明的作业，以防止连续油管的机械性损伤，如有划伤等缺陷时，应及时采取涂镀或其他修补措施。
参考文献
[1] 李斌.连续油管失效的机理与原因分析[J].石油机械.2017，35（12）：73-76.
[关键词]连续油管；失效主要表现形式；原因分析
中图分类号：S896 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0386-01
连续油管柱是连续油管作业技术中用量大、质量要求高的管材。造成连续油管失效的机理和原因是多方面的，有些是自然的，有些是人为的。为了防止失效事故的发生，必须深入调查和分析。因此，弄清连续油管失效的主要表现形式和原因，从而采取相应措施提高连续油管的使用寿命，对促进石油工业的发展具有重要意义。
1 连续油管失效主要表现形式
连续油管工作条件比较恶劣，受力状态比较复杂，其失效形式多种多样，通过失效分析，归纳起来大致有以下3大类型。
（1）變形失效
对连续油管，主要是塑性变形失效。实际应用中，由于连续油管的实际使用半径要比许用弯曲半径小得多，所以，连续油管通常要发生瞬时的塑性弯曲变形。当实际弯曲半径远远小于许用弯曲半径时，会引起连续油管的永久性弯曲（俗称死弯）。另外，超过连续油管抗拉极限的拉伸颈缩性变形，超过抗压限的压瘪或压扁现象等均属于变形失效的范围。
（2）断裂失效
在连续油管的失效中断裂占的比例较大，特别是疲劳断裂，危害也较严重。主要断裂形式有：
①过载断裂。如连续油管在下入井中速度过快时，遇到井下堵塞导致其卡断，或在起出作业过程中由于井下落物导致其拉断等。
②低应力脆断。如连续油管焊缝的脆性断裂。
③应力腐蚀断裂。如在含硫量较高的油气井中工作时，硫化物应力腐蚀开裂。应力腐蚀断口的宏观特征一般有3个区域，即断裂源区、裂纹扩展区、快速拉断或撕裂区。
④氢脆断裂。当油管材料中含有过多的氢时，在拉应力作用下易产生氢脆。氢脆断口的宏观特征是在断口边缘上可观察到白点或白色亮环。
⑤疲劳断裂和腐蚀疲劳断裂。由于连续油管要不断地导入或绕下滚筒，并通过弯曲形导向架，因而会受到交变循环应力作用，而井中往往又有腐蚀介质的侵蚀。所以，连续油管受到疲劳或腐蚀疲劳作用的工况最多。
（3）表面损伤失效
表面损伤主要包括3个方面：
①腐蚀。包括均匀腐蚀（如连续油管在长时间存放过程中的锈蚀），小孔腐蚀（即点蚀，如连续油管在使用或存放过程中内外表面的点蚀）和缝隙腐蚀（如连续油管的焊缝与连续油管材料之间的腐蚀）。
②磨损。连续油管在井下与生产油管或套管之间的磨损，连续油管与导向架和注入头上鞍形夹紧块之间的磨损等。
③机械损伤。连续油管在运输途中表面碰伤，在清蜡作业中受到落入井下的刮蜡器的划伤：在注入过程中由于夹持过紧而在表面留下压痕等。
2 连续油管失效原因分析
2.1 连续油管本身质量问题
（1）功连续油管壁厚不均匀
一方面，连续油管在制造时壁厚就不均匀；另一方面，在使用过程中，由于弯曲疲劳的作用，在曲率半径小的一侧受压，壁厚基本不变，而在曲率半径大的一侧受拉，壁厚变薄。现场取样测量也发现，外径必31.75mm的连续油管，平均壁厚2.2089mm，而实测最大壁厚为2.23mm，最小仅2.18mm。腐蚀性泄漏与连续油管的壁厚不均不无关系。
（2）现场焊接质量差。一盘连续油管长度为2000～4000m，当进行深井作业时，需将两段连续油管焊接在一起使用。由于我国焊接技术上的差距，使得焊接达不到要求。即便使用国外焊机和工艺，往往也达不到要求的水平。失效分析发现，焊缝失效一般表现为脆性断裂失效，其主要原因是焊接及焊后热处理选择不当，在焊缝产生了未熔合或灰斑缺陷。并且焊缝及热影响区强度低。冲击韧性差，造成大量失效事故。现场发现，除辽河等油田外，其他油田的连续油管均存在焊接质量不过关的问题。
（3）材料性能低，制造工艺复杂。国内使用的主要是从美国优质管公司引进的QT-700材料连续油管，属ASTM-606-4钢的改进产品，而目前国外已经在生产和使用其改进后的QT-800和QT-1000材料。另外，连续油管在生产制造过程中，工艺过程比较复杂。一般要经过多次热处理过程，如轧制管材前的加热，管材环卷焊接，高频感应退火，成形后的水冷与空冷，消除应力退火等。任何一个土艺处理不当，都会给连续油管留下缺陷。失效分析表明，有相当一部分连续油管失效是由内部缺陷引起的。
（4）划痕得不到及时修补。连续油管在使用过程中，当表面出现部分划伤痕迹时，不能及时采取措施进行修补，使得被划伤表面成为人为的壁薄部分，在腐蚀介质的作用下，形成腐蚀凹坑，使局部的腐蚀电流急剧增大，因而加快了连续油管的腐蚀速度，使连续油管首先在划伤痕迹处出现腐蚀泄漏失效。
2.2 连续油管使用管理问题
（1）存放不当。连续油管作业机在作业完成后，很少进行防锈处理，因此，腐蚀严重，特别对连续油管，易锈蚀，使其寿命大大缩短。如某油田的作业机年作业十几次，作业过程受到雨淋，在库中明显看到在滚筒外层的连续油管全部生锈变黄。某油田在引进作业机的同时，进口了十几盘连续油管，由于长期存放，管体氧化出现腐蚀麻点和凹坑；也有的因木制滚筒腐烂导致连续油管缺少支撑而产生挤压皱折或折断。
（2）下井前检验不严。包括对连续油管的检验和对井下情况的检验。某些井下作业队使用质量低劣或有大量蚀坑、裂纹及其他缺陷的连续油管下井，造成连续油管在使用中出现事故；另外，连续油管在下井前如果对井下情况不了解或井下有落物等，在连续油管作业过程中都会出现意想不到的失效厂如井下落物对连续油管表面的磨损和划痕；井下落物将连续油管堵塞或卡住，导致在起下连续油管过程中卡断等。
（3）注入头夹紧部分咬伤连续油管。连续油管下入井中时，需注入力的作用。如果注入头对连续油管夹持不紧，则造成连续油管打滑，不能顺利完成注入作业。反之，如果夹持过紧，又容易造成管体表面咬伤。现场也发现有相当一部分连续油管的表面有咬伤痕迹。
2.3 连续油管工作性质问题
（1）循环弯曲疲劳作用与连续油管直径胀大
对于典型的连续油管作业过程，连续油管至少循环起下一次。连续油管柱起出或下入井内时都包含3个弯曲动作：连续油管通过注入头牵引拉离滚筒，滚筒液压马达施加一定的反向拉力将油管拉直，这是最基本的一次弯曲动作；
当连续油管进入导向架时，连续油管沿导向架的弯曲半径发生弯曲。通过导向架后进入牵引链条总成，连续油管重新被拉直。因此，对于一次完整的起下作业，总共包含了6个弯曲动作。连续油管在内压条件下循环弯曲时，连续油管会发生膨胀现象，管径增大，管壁变薄。随内压和循环次数的增加，连续油管直径会很快胀大或破裂。
（2）腐蚀性作业
连续油管抗腐蚀能力一般较低，在增产作业中，常使用酸性介质或其他腐蚀性化学药品，虽然加入一定量的缓蚀剂，但仍然存在腐蚀。另外在生产流体中，常有硫化物存在，而高强度管材对于硫化物是相当敏感的，会缩短连续油管的使用寿命。
3 避免连续油管失效建议
为防止连续油管的早期失效，应做到以下几点：
（1）选用高强度的连续油管材料；
（2）尽量减少腐蚀性作业次数，或作业后立即采取清洗防护措施；
（3）尽量减少误操作和井下情况不明的作业，以防止连续油管的机械性损伤，如有划伤等缺陷时，应及时采取涂镀或其他修补措施。
参考文献
[1] 李斌.连续油管失效的机理与原因分析[J].石油机械.2017，35（12）：73-76.