| 标题 | 井下油管损坏原因分析及防治 |
| 范文 | 庄翠莲 摘 要：分析了抽油机井故障影响因素，并提出了防治措施。结果表明，冲程、冲次、泵径相对较大且泵的沉没度较低的井，纵向载荷变化及径向摆动较剧烈，易发生油管断脱。沉没度愈大，油管受到的浮力越大，越有利于减小油管的载荷，使油管的弹性形变变小，越有利于减小油管的疲劳强度，可延长油管使用寿命。 关键词：油管损坏 原因 防治措施 1.影响因素 1.1油管泄漏 （1）螺纹密封不严。由于油管螺纹受到物理损坏，或油管公扣和母扣之间螺纹锥度不匹配或尺寸精度达不到要求等，上扣后密封不严而产生泄漏。当油井正常生产时，由于生产压差的存在，油管内部压力高于油管外套压，油管内液体沿泄漏处对螺纹进行冲刷，随着时间的延长，部分螺纹齿被冲出沟槽，最终导致油管脱扣。 （2）产品质量差。现场所用油管、油管大小头、短节、接箍等来源不同，质量差别很大，而且有时采用修复过的旧油管，没有经过有效的检测，致使来源不同的油管和接箍很难保证配合紧密，极易产生泄漏。 （3）螺纹损坏。油管在储存、运输和安装过程中，油管螺纹损坏，也会造成密封不严；油管上扣时，在螺纹表面忘抹丝扣油或脂，上扣后出现螺纹之间干磨，当油管材料强度低时，致使螺纹发生粘扣（冷焊），油管下到井内容易产生泄漏或脱扣。 1.2油管断裂 油管断口部位通常在油管与接箍螺纹旋合的交界处（一般在接箍螺纹的第1-2扣处）的裂纹源区、发生区和瞬断区。油管承受不对称循环交变载荷而产生疲劳断裂。油管端部螺纹处不但要承受轴向拉-拉载荷以及可能存在的弯曲载荷，而且还要承受油管上扣时的预紧力，油管螺纹处有效承载面积减少，造成该处平方应力水平比管体高。因此，螺纹根部存在应力集中现象，其应力水平比管体高出几倍，易发生断裂。对油管螺纹缺少有效的检测手段，不能及时发现微裂纹和损伤，采用液压管钳为油管上扣转矩，致使螺纹连接处的预紧力过大，严重时会达到材料的屈服极限。 1.3沉没度 （1）由于抽油杆柱与油管柱都不是理想的刚性体，均存在弯曲变形，在纵向悬垂条件下，全井管柱的弯曲变形将使柱塞与泵筒之间难以保持轴向同心。因此，泵内柱塞在运动中，泵筒对柱塞的强制锁定将导致泵筒带动油管柱径向摆动。油井沉没度小，油套环形空间内的液体就少，对油管的径向束缚力就小，油管的径向摆动就会相对剧烈，易引起管断。 （2）油管在抽油机抽吸过程中，既受到管内液体的重力和摩擦力等交变载荷外，还受到油套环形空间液体的稳定浮力，这个浮力总是减小油管的载荷，有利于改善油管的受力条件 1.4高冲次、大泵径 统计表明，油管断脱的33口井，冲程在6m以上的有24口井，占管断总井数的72.73%；冲次在6次/min以上的有30口井，占管断总井数的90.91%；泵径在70mm以上的有32口井，占管断总井数的96.97%。在地面参数较大的情况下，抽油杆以较高的速度在油管内运动，与油管的相互作用将相对剧烈，因此，抽油管柱的纵向振动和径向上摆动就会加剧。同时，油管在交变载荷作用下的频率也相对较高，这样就使油管在不稳定交变载荷作用下的有限寿命大大缩短。聚驱抽油机井多数泵径在70mm以上，说明泵径也相对大是管断井的共性规律。由液柱静载造成的油管伸缩范围随泵径的增加而增大，抽油机井所采用的泵径越大，相同条件下油管所承受的轴向力的变化范围越大，油管的弹性伸缩范围就越大，从而使油管纵向弹性变形加剧，导致疲劳强度增加，易发生油管断脱。 2.防治措施 2.1管理措施 （1）控制油管质量。控制油管螺纹的加工质量，匹配管箍的锥度，保证加工尺寸精度和表面粗糙度等达到标准，油管螺纹加工时，应对螺纹表面强化处理，如表面高频淬火、渗碳和渗氮、表面激光强化、镀铜或锌等，以改善螺纹表面状态，提高密封性和抗疲劳强度。 （2）采用外加厚油管。外加厚油管是加厚油管的螺纹端，即增大螺纹外径，可以增加螺纹处的有效承载面积，降低螺纹处的平均应力水平，减少油管的断裂失效。目前我们只是在70mm整筒泵上应用了外加厚油管挂和第一根油管采用外加厚油管。 （3）作业管理。a建立建全油管的使用档案。搞好油管使用状况的动态监测，加强井筒管理，提高井下作业管理水平，控制油管断脱引起的作业，做到了标准、齐全、准确三个高标准。b建立健全各项基础资料。建立了作业施工单井的施工情况统计表，内容包括施工原因，现场鉴定情况，更换油管、抽油杆情况，防偏磨措施情况、不压井工具使用情况等详细资料，提供了准确可靠的基础数据，进一步落实对返工井及偏磨井采取的技术措施实施情况，督促施工单位严格按施工设计和现场制定的技术措施进行施工。c加强井下作业现场监督，提高作业施工质量。专门成立现场跟踪小组，配备经验丰富的监督人员，并建立了现场监督管理体系，健全了管理制度。在上扣时，涂抹油管专用螺纹密封脂，控制液压管钳上扣转矩，防止转矩过大。 （4）清防蜡管理。配备经验丰富的工人骨干和机械加药车成立加药班，专门负责加药，药剂也分配了专人管理。对加药井做到了连续跟踪，包括产量、含水、载荷、电流变化等，效果进行记录，为化学清防蜡发展提供了依据。摸索合理的热洗周期，成立专职热洗工，形成了热洗工-中转站-计量间“三点一体化”管理。 2.2工艺措施 （1）应用无卡瓦油管锚。应用卡瓦油管锚防断脱容易对套管造成损伤。当下入无卡瓦锚的井需要作业时，上提管柱，中心管带动固定活塞上行，而承压接头与解封销钉挂等在胶筒与套管壁摩擦力作用下，各部件回归原位，完成解卡动作。 （2）应用油管检测仪器。该仪器有一组外抱式的非接触式的磁感应探头，因此可直接用于井口，也可用于室内。在井口作业过程中起油管时使用，探头相当于一组与油管同心的线圈，当油管从探头内经过时，发生电磁感应，根据电磁感应原理：Ф=B.S。其中：Ф-磁通量；B-磁感应强度；S-磁场横截面积。在磁感应强度不变的情况下，磁通量的变化与油管横截面积的变化成正比，即：ΔФ=B.ΔS。，如果油管内壁有损坏，该处的横截面积将发生变化，该检测仪正是通过测量磁通量的变化，来测得某一横截面上的油管的损坏情况。由于该一起属于精密仪器，不适合在作业现场操作，建议作业大队成立油管检测车间，同时购进一定数量的油管作为备用油管。 （3）应用油管旋转器。该技术适合于法兰连接和螺纹连接的油管旋转器。可以通过井口人为操作来使油管旋转一个角度，生产过程中使油管内圆周均匀磨损，延长了油管使用寿命。 （4）使用抽油杆旋转技术。抽油杆断脱后断头自然会在油管内上下运动，造成油管或油管丝扣刮伤，所以防止杆断的同时也是在防止油管本身断脱，抽油杆旋转技术就是使抽油杆在做上下往复运动的同时做一定角度的旋转，使抽油杆磨损均匀，延长抽油杆寿命。 （5）防止油管振动。对供液不足，发生液击的抽油机井，调整抽油机工作参数。当抽油机井下入油管锚后，由于油管被锚定，原来由油管所承受的部分载荷通过油管锚转移到套管上，使其工作状况得到了很大改善。不仅在纵向上避免了因交变载荷引起的弹性伸缩，而且在径向上也防止了油管的径向摆动。同时下入油管锚的井，不仅能防止油管断脱，还具有提高泵效的优点。由于工作中的油管避免了纵向的弹性伸缩，从而避免了因油管变形导致的冲程损失，使抽油机井总的冲程损失明显降低，泵效相应的提高。 3.结束语 冲程、冲次、泵径相对较大且泵的沉没度较低的井，纵向载荷变化及径向摆动都相对剧烈，缩短了油管在不稳定交变载荷下的有限寿命，易发生油管断脱。油田在用油管内壁腐蚀缺损现象严重，尤其是聚驱抽油机井杆管偏磨现象很多，还不能完全杜绝。分析表明，油管断脱受油井的沉没度、油管强度及管柱负荷影响较大，沉没度越大，油管越不易断脱。 参考文献： [1] 陈涛平，胡靖邦.石油工程[M].北京：石油工业出版社，2004. |
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