李昱坤 衛(wèi) 棟 楊力能 武 剛 白 強

中國石油集團石油管工程技術(shù)研究院 （陜西 西安 710065）

1 油管和套管失效基本情況

油管、套管是采油采氣的唯一通道，是保證油氣田正常生產(chǎn)開發(fā)的重要產(chǎn)品物資。根據(jù)國內(nèi)幾大石油公司的需求分析，“十二”五期間，我國油井管年需求量約為320×104t[1]。用量的不斷增加，在使用的過程中也出現(xiàn)了一些問題。近幾年中國石油集團石油管工程技術(shù)研究院（以下簡稱管研院）接收各油田的油管、套管失效分析項目34項，其中油管18項，套管16項，具體情況見表1。

表1 近幾年油管套管失效分析情況表

2 油管和套管失效綜合分析

2.1 油管失效情況

從油管失效情況看，在引起產(chǎn)品失效的原因[2-4]中，粘扣占44.4%,腐蝕占16.7%,管體破裂占16.7%，接箍開裂占11.1%，脫扣占11.1%。由此可以看出近幾年油管失效累計頻率在0～80%范圍的主要因素是:粘扣、腐蝕和管體破裂3方面原因（圖1）。

2.2 套管失效情況

從套管失效情況看，在引起產(chǎn)品失效的原因[2-4]中，脫扣占50%，管體破裂占18.8%，接箍開裂占12.8%,腐蝕占12.5%，粘扣占6.2%。由此可以看出近幾年套管失效累計頻率在0～80%范圍的主要因素是:脫扣、管體破裂和接箍開裂3方面原因（圖2）。

2.3 綜合分析

對油管和套管的類型（API與非API）及失效部位統(tǒng)計見表2。可以看出螺紋部分失效占64.7%，管體失效占35.3%；API管材失效占82.4%，非API管材失效占17.6%。

表2 油管和套管失效部位統(tǒng)計分析

對所有失效原因統(tǒng)計可以看出，在引起產(chǎn)品失效的原因中，產(chǎn)品自身質(zhì)量缺陷引起的占47.1%；質(zhì)量和操作因素兼有的占17.6%，腐蝕因素造成的占14.7%，現(xiàn)場操作原因占11.8%，其他占8.8%。由此可以看出近幾年油套管失效累計頻率在0～80%范圍的主要因素是:產(chǎn)品質(zhì)量、質(zhì)量+操作和腐蝕3方面原因，特別是產(chǎn)品質(zhì)量所占的比例較大，需要生產(chǎn)廠加大對產(chǎn)品的質(zhì)量控制（圖3）。

引起油管和套管失效的原因往往不是單一的，而是幾方面因素綜合作用的結(jié)果，如產(chǎn)品的使用工況和環(huán)境，產(chǎn)品質(zhì)量，使用者的操作等。通過對油管和套管失效情況進行統(tǒng)計分析可以看出，存在以下幾個方面的問題:

（1）油管和套管的失效數(shù)量雖然少，但是影響很大、給油田客戶方造成的危害很大。

（2）螺紋連接部位依然是整體管柱的薄弱環(huán)節(jié)，其中油管的失效主要表現(xiàn)為粘扣，套管的失效以脫扣為主。

（3）由產(chǎn)品的質(zhì)量引起的失效事故依然是主要因素之一，一些油管和套管的失效事故是產(chǎn)品本身存在的設(shè)計、制造的質(zhì)量缺陷導(dǎo)致。

（4）API油套管產(chǎn)品盡管成熟，但各廠產(chǎn)品質(zhì)量管理參差不齊，失效比例也是最大的。

（5）服役環(huán)境苛刻對油管和套管產(chǎn)品的使用提出了更高要求，促使生產(chǎn)廠要開發(fā)特殊產(chǎn)品和嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。

（6）現(xiàn)場操作也是失效的誘因，在使用中操作者應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范要求操作，降低此類失效比例。

3 油管和套管產(chǎn)品質(zhì)量控制建議

通過失效分析統(tǒng)計，目的是在以后的生產(chǎn)、使用環(huán)節(jié)提高產(chǎn)品質(zhì)量，避免同類失效事故的發(fā)生。針對油管和套管使用過程中存在的問題，減少失效事故的發(fā)生，加強產(chǎn)品質(zhì)量提出如下建議:

（1）做好系統(tǒng)性設(shè)計驗證和選材工作。在進行管柱設(shè)計的時候根據(jù)地況條件充分考慮管材性能，做好系統(tǒng)性設(shè)計驗證和選材工作。推廣應(yīng)用適合苛刻服役環(huán)境條件下的非API油管和套管，如特殊材質(zhì)、特殊螺紋接頭油管和套管。針對不同區(qū)塊（區(qū)分油井和氣井）選用油、套管和相應(yīng)的附屬產(chǎn)品，制訂相應(yīng)的訂貨補充技術(shù)條件。

（2）修訂產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范或提高訂貨標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)失效的情況，促使出現(xiàn)問題的工廠及時調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)，加強檢驗環(huán)節(jié)；同時油田使用方也可及時調(diào)整訂貨技術(shù)的要求，來降低產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險。

（3）加強API產(chǎn)品的質(zhì)量控制和適用性評價。API成熟產(chǎn)品的大量失效案例說明，存在工廠質(zhì)量控制不嚴(yán)和用戶對產(chǎn)品互換性估計不足。應(yīng)及時安排駐廠監(jiān)督或增加產(chǎn)品抽檢范圍和力度來降低產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險，同時對未使用過的廠家產(chǎn)品或第一次使用在某地區(qū)的產(chǎn)品增加做適用性評價試驗 （實物拉伸、上/卸扣試驗等），減少由此產(chǎn)生的風(fēng)險。

（4）提高螺紋的加工質(zhì)量和上卸扣的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化。螺紋失效占64.7%可以看出螺紋的薄弱性，現(xiàn)場檢驗中也發(fā)現(xiàn)存在黑皮扣過多、螺紋毛刺，螺紋裂紋、劃傷、斷扣等現(xiàn)象[4]，這些螺紋的原始缺欠/陷，都會為使用中埋下可能導(dǎo)致失效的質(zhì)量隱患，生產(chǎn)廠應(yīng)在生產(chǎn)中加強螺紋加工的質(zhì)量和在出廠加大前檢驗比例。此外在上卸扣的過程中應(yīng)規(guī)范螺紋脂的涂抹及上扣扭矩的大小或位置。

（5）應(yīng)加強外協(xié)外購產(chǎn)品質(zhì)量的控制。例如接箍失效案例的增多，根本原因是實際很多企業(yè)接箍大都是外購或者外協(xié)。因此，應(yīng)該加強外購、外協(xié)產(chǎn)品、外協(xié)試驗等方面的質(zhì)量控制，如審查外協(xié)廠生產(chǎn)資質(zhì)、生產(chǎn)記錄、檢驗記錄、試驗設(shè)備等，并且在抽檢比例上，也應(yīng)適當(dāng)擴大，從而保證使用產(chǎn)品的質(zhì)量。

（6）加強油田現(xiàn)場管理和現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)工作。從近幾年油套管失效分析可以看出，除了產(chǎn)品自身質(zhì)量而引起的事故外，也存在油田現(xiàn)場操作過程中配套使用的工具不當(dāng)或者操作不規(guī)范引起。油套管用戶應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行API RP 5C1標(biāo)準(zhǔn)正確維護和使用油管和套管，如油田現(xiàn)場油、套管的管理和擺放需要規(guī)范，螺紋應(yīng)該經(jīng)常佩戴好螺紋保護器。認(rèn)真抓好油管和套管的定期庫存抽檢及使用前的現(xiàn)場檢測工作，防止有超標(biāo)缺陷的油管和套管下井，減少失效事故的發(fā)生。生產(chǎn)工廠應(yīng)增強產(chǎn)品的油田現(xiàn)場服務(wù)指導(dǎo)工作,使用方對重點區(qū)塊、重點井應(yīng)聘請第三方的現(xiàn)場服務(wù)公司（如檢測、下井服務(wù)等）進行技術(shù)服務(wù)工作。

4 小 結(jié)

對失效油、套管的分析是為了降低該類產(chǎn)品以后發(fā)生問題的機率，有助于提高管理水平和提升產(chǎn)品質(zhì)量。

（1）通過對管研院所做失效分析看，產(chǎn)品質(zhì)量的進一步提高依然任重而道遠，需要生產(chǎn)廠和相關(guān)檢測機構(gòu)找出薄弱環(huán)節(jié)，堅持不懈的緊抓不放。

（2）繼續(xù)做好油管和套管失效分析及數(shù)據(jù)檔案庫管理等工作，找到引起油管和套管失效的根本原因，采取科學(xué)有效的解決措施，避免同類失效事故的發(fā)生。

（3）從近幾年失效案例提出的幾點質(zhì)量控制建議，為各方加強管理和提升產(chǎn)品質(zhì)量水平提供有用措施。

[1] 李鶴林，田偉.面向“十二五”的油井管[J].鋼管，2012,41(1):1-6.

[2]蘇秦.質(zhì)量管理與可靠性[M].北京:機械工業(yè)出版社，2006.

[3]李鶴林.石油管工程[M].北京:石油工業(yè)出版社，1999.

[4]SY/T 6645-2000石油管材常見缺陷術(shù)語[S].