鄭宏婧　王景悅

摘 要：華北油田抽油機(jī)井桿管斷脫作業(yè)占總檢泵作業(yè)井次的35%左右，每年因油管失效作業(yè)導(dǎo)致桿管材料的消耗全油田以千萬元單位計(jì)，已嚴(yán)重影響到正常生產(chǎn)，通過研究油管失效機(jī)理對(duì)華北油田機(jī)采井抽油桿失效的各類因素進(jìn)行深入細(xì)致的分析，并采取了針對(duì)性的技術(shù)對(duì)策，有效的降低油管失效檢泵井?dāng)?shù)。

關(guān)鍵詞：華北油田；油管；失效分析；對(duì)策

據(jù)統(tǒng)計(jì)，華北油田抽油機(jī)井桿、管斷脫作業(yè)占總檢泵作業(yè)井次的35%左右，其中因桿管偏磨斷漏占60%左右。構(gòu)成較大比例桿管斷脫檢泵作業(yè)的主要因素之一即為油管失效，雖然數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析顯示，油管失效故障幾率遠(yuǎn)小于抽油桿斷、抽油泵筒故障，但統(tǒng)計(jì)結(jié)果位列第二，僅次于抽油桿失效。每年因油管失效作業(yè)導(dǎo)致桿管材料的消耗全油田以千萬元單位計(jì)，已嚴(yán)重影響到油田正常生產(chǎn)。

一、油管失效機(jī)理分析

統(tǒng)計(jì)華北油田近年來因油管失效檢泵井，共計(jì)236口、372井次，主要存在著油管磨裂和絲扣磨脫兩類問題。其中，油管磨裂共計(jì)314井次，占油管失效總井次的84.4%。

在機(jī)采油井生產(chǎn)過程中，油管屬于固定部件，其與油桿之間呈連續(xù)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此油管不可避免的承受著交變載荷[ 1 ]。另外，油管又受到井筒內(nèi)部介質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的影響，造成油管管體或者連接點(diǎn)處性能持續(xù)下降，最終損壞而致漏失。造成油管失效的原因主要有：

（一）油管管體失效

1.裂紋強(qiáng)度失效

油井管經(jīng)常處于惡劣工作條件中，例如腐蝕介、交變載荷等等，因此油管本體不可避免存在細(xì)微裂紋，在連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行中會(huì)由裂紋處起裂，并逐漸擴(kuò)展增大，直至發(fā)生管體穿孔或完全斷裂的生產(chǎn)事故。據(jù)分析統(tǒng)計(jì)，大部分油管失效事故都是由油管缺陷處微小裂紋逐漸擴(kuò)展，直至一定深度后轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖贁U(kuò)展，最終導(dǎo)致油管失效。

2.缺陷強(qiáng)度失效

缺陷強(qiáng)度失效主要是由鑄造缺陷、腐蝕、劃痕、彎曲以及偏磨等因素造成的。油管一般在應(yīng)力較為集中的表面缺陷處發(fā)生斷裂[ 2 ]。表面缺陷主要包括：鍛造折疊、劃痕、裂紋、腐蝕和凹坑等，在上述這些缺陷部位，局部應(yīng)力均大于材料本省的疲勞極限，且極易造成應(yīng)力集中，大幅度縮短了裂紋萌生與擴(kuò)展所需要的時(shí)間。由此可見，油管表面缺陷會(huì)大幅度縮短機(jī)采井油管的使用壽命，影響油井原油產(chǎn)量，既增加了維護(hù)成本，又造成了產(chǎn)量損失。

抽油機(jī)泵筒在上沖程時(shí)，受到液體載荷作用的影響，柱塞以上的油管由于彎曲效應(yīng)而發(fā)生彎曲。在抽油泵全周期往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，一定彎曲度的油管在循環(huán)交變載荷的作用下會(huì)產(chǎn)生附加彎矩，進(jìn)而在彎曲部位產(chǎn)生應(yīng)力集中，給機(jī)采效率、泵效等經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)造成嚴(yán)重影響。

含缺陷油管的合理使用問題一直是困擾各大油田采油生產(chǎn)的一項(xiàng)技術(shù)難題，尤其是當(dāng)油井存在嚴(yán)重地偏磨現(xiàn)象時(shí)，這一問題愈發(fā)突出。桿管偏磨的原因有很多，主要包括：井口偏心、地層蠕變、狗腿度、桿柱設(shè)計(jì)不合理，以及綜合因素等等，油管管體受偏磨影響引發(fā)油管管體失效，這些問題都影響著油管的強(qiáng)度和壽命。

（二）油管連接失效

1.公扣連接失效

油管之間主要通過油管螺紋段進(jìn)行連接，連接時(shí)需要將連接部分用接箍加預(yù)緊力固定。在油管螺紋段制造和使用的過程中，螺紋牙底產(chǎn)生表面裂紋的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。而這些表面裂紋會(huì)在交變載荷作用下，逐漸擴(kuò)大、加深，引起油管公扣連接處螺紋段失效。

2.接箍失效

1）腐蝕斑坑失效。隨著油田開采進(jìn)入中后期，如H2S、CO2等腐蝕性物質(zhì)不斷侵入油管接箍，接箍上會(huì)出現(xiàn)腐蝕斑坑。隨著腐蝕進(jìn)一步加劇，腐蝕區(qū)域逐漸加大，屈服變形、斷裂、屈曲等現(xiàn)象發(fā)生的概率會(huì)越來越高。與此同時(shí)，接箍的形狀收到腐蝕的影響逐漸變得不規(guī)則，這就使接箍在形變處引起應(yīng)力集中，更容易發(fā)生應(yīng)力突變，進(jìn)而大幅縮短油管的使用壽命。

2）螺紋失效。受油管柱交變載荷作用影響，油管螺紋段與接箍結(jié)合處所受軸向拉應(yīng)力最大的部位位于第一扣齒根處，該處也稱為危險(xiǎn)截面[ 3 ]。在油管螺紋與接箍結(jié)合配合過程中，經(jīng)常存在著過扭矩上扣，這就使得危險(xiǎn)斷面的受力進(jìn)一步增大。

二、減少油管失效的對(duì)策

針對(duì)華北油田機(jī)采井油管失效的特點(diǎn)及主要原因，我們?cè)谏鲜龇治鲅芯康幕A(chǔ)上，對(duì)存在著腐蝕、偏磨較為嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)施工質(zhì)量差，管柱結(jié)構(gòu)不合理等問題的油井，因地制宜地采取了一系技術(shù)對(duì)策，從而有效的降低油管失效檢泵井?dāng)?shù)。

（一）油管工藝改進(jìn)

1）油管內(nèi)、外壁涂抹加厚涂料防護(hù)層，即降低桿管之間摩擦系數(shù)，又起到了良好的隔離效果。2）在抽油泵泵上兩根油管處下油管錨。3）在抽油泵筒以下懸掛尾管（一般不小于200m）。4）在生產(chǎn)成本允許的情況下，盡量選用高質(zhì)量、耐腐蝕的油管。5）加強(qiáng)作業(yè)監(jiān)督，避免出現(xiàn)油管螺紋與接箍配合過扭矩上扣，杜絕油管在起下過程中在地面或滑道上拖行磨損。6）科學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)桿、管結(jié)構(gòu)，降低桿管偏磨。

（二）油管材質(zhì)改進(jìn)

對(duì)偏磨、結(jié)垢、結(jié)蠟、腐蝕非常嚴(yán)重的特殊井：采用油管為內(nèi)襯油管。防腐耐磨內(nèi)襯油管通過制管設(shè)備將非常耐磨抗腐蝕的特殊高聚物復(fù)合原料制成壁厚4mm左右的內(nèi)襯管，由擠壓設(shè)備將內(nèi)襯管擠壓到普通油管中，內(nèi)襯管靠自身具有的彈性恢復(fù)特性牢牢地固定在普通油管中，最后對(duì)端部進(jìn)行加溫密封整形處理，端部做好封頭后套上護(hù)絲。

三、結(jié)論

1）由于井斜、井況造成的機(jī)采井偏磨現(xiàn)象是無法避免的，通過油管工藝改進(jìn)，能夠極大程度上的降低油管失效幾率；

2）耐磨防腐內(nèi)襯油管的工藝特性，解決了由于井身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的偏磨和腐蝕、結(jié)蠟、結(jié)垢等多原因加速機(jī)械磨損而導(dǎo)致油井生產(chǎn)周期短的問題，其高耐磨、不腐蝕、抑制結(jié)蠟和結(jié)垢的效果非常顯著。

3）通過采取油管工藝與油管材質(zhì)雙管齊下的綜合治理，有效降低了油管失效檢泵作業(yè)井次，也減少了因作業(yè)影響的產(chǎn)量。對(duì)策實(shí)施后減少作業(yè)井次262井次，共減少了因作業(yè)影響的產(chǎn)量為4078.8噸。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫鑫.抽油桿失效機(jī)理分析及對(duì)策措施[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2014，6（21）：77.

[2] 馬來增，張辛，徐興平.玻璃鋼油管失效分析及對(duì)策[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2011，40 （11）：61-64.

[3] 陳振江，尹瑞新，郭海勇，等.大港南部油田有桿泵井偏磨機(jī)理探討及綜合防治[J].石油鉆采工藝，2008，30（4）：121-124.

作者簡(jiǎn)介：

鄭宏婧（1986-），女，工程師，現(xiàn)任中國(guó)石油華北油田采油工程研究院科員。