油管絲扣漏失認(rèn)識(shí)

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1、油管絲扣漏失原因分析1、前言油田屬采油九廠外圍油田，地質(zhì)特征具有低滲透、非均質(zhì)嚴(yán)重、天然裂縫發(fā)育、油藏異常高壓等特點(diǎn)。目前，有抽油機(jī)井356口，占采油井總數(shù)的81.1%，2003年-2006年抽油機(jī)井共檢泵作業(yè)274井次，其中因油管絲扣漏失而檢泵作業(yè)69井次，占總作業(yè)井的25.2%，僅次于偏磨井比例，是油田油井檢泵的第二大影響因素。雖然油管在下井的施工過程中使用了絲扣膠進(jìn)行密封，但是由于在用油管絲扣磨損嚴(yán)重、現(xiàn)場(chǎng)儀器檢測(cè)使用的局限性、井底段塞流的存在等原因，至使近幾年因油管絲扣漏失而檢泵的井?dāng)?shù)居高不下，給油井泵況管理和延長(zhǎng)檢泵周期造成

2、很大的影響。通過分析幾年來檢泵作業(yè)井可以看出，造成油管絲扣漏失有以下兩方面因素：一是質(zhì)量因素。包括作業(yè)施工質(zhì)量和材質(zhì)質(zhì)量；二是疲勞損壞因素。因?yàn)橘|(zhì)量因素是可以通過加大對(duì)人的管理來克服的，而對(duì)于疲勞損壞因素的影響，是很難預(yù)見，而又往往被人們所忽視的。因此，應(yīng)從油管絲扣結(jié)構(gòu)原理及產(chǎn)生漏失的原因，分析疲勞損壞因素對(duì)絲扣漏失的影響。2、油管絲扣漏失原因分析2.1油管螺紋牙塑性變形與絲扣漏失的關(guān)系緊密的油管公扣和接箍母扣之間，主要承受軸向拉伸應(yīng)力ι、徑向擠壓應(yīng)力κ和環(huán)向應(yīng)力ν的作用，如圖1所示。運(yùn)用有限元理論對(duì)油管絲扣內(nèi)部的應(yīng)力和應(yīng)變進(jìn)行分析，

3、發(fā)現(xiàn)在正常的工作狀態(tài)下，油管螺紋處于彈塑性工作狀態(tài)。通過借鑒油管螺紋上扣后，受拉力載荷作用的有限元圖示分析看出，受力變形區(qū)的螺紋牙在拉力載荷的作用下產(chǎn)生塑性變形，這種變形狀態(tài)對(duì)新油管或磨損量小的油管不會(huì)產(chǎn)生漏失和脫扣現(xiàn)象。由于目前部分井下在用的油管絲扣磨損嚴(yán)重，造成油管公扣和接箍母扣之間存在縫隙，雖然施工時(shí)使用了絲扣膠密封膠，但是在每天上萬次的交變載荷，或高速動(dòng)載荷的沖擊作用下油管發(fā)生疲勞破壞，使油管結(jié)構(gòu)喪失正常工作能力。油管絲扣的牙塑變形會(huì)使絲扣的咬合出νικ現(xiàn)縫隙，使油管絲扣滲水，最終導(dǎo)致油管漏失和脫扣。油田有7口出現(xiàn)過油管脫扣，

4、且檢泵周期較長(zhǎng)為801天。在實(shí)際生產(chǎn)中，影響載荷主要原因有兩類：生產(chǎn)參數(shù)和沉沒壓力。下面從理論說明生產(chǎn)參數(shù)和沉沒壓力與載荷的關(guān)系。Pmax=Wr+Wl+Iu+Pbu+Fu+Pv-Pi……(1)Pmin=Wr-Id-Fd-Pv……(2)圖1油管受力示意圖從公式（1）、（2）中可以看出，懸點(diǎn)最大最小載荷的構(gòu)成中，Wr、Wl、Pbu可以近似為恒定值。慣性載荷理論計(jì)算如公式如下：Iu=Sn2/1790(1+r/l)(Wr+Wl∑)……(3)Id=-WrSn2/1790(1-r/l)……(4)式中，Pmax、Pmin—懸點(diǎn)最大最小載荷，NWr—

5、抽油桿在空氣中的重力，NWl—液柱在柱塞環(huán)形面積上的重力，NPbu—井口回壓造成的載荷，NIu、Id—上、下沖程慣性載荷，NFu、Fd—上、下沖程摩擦載荷，NPv—振動(dòng)載荷，NPi—沉沒壓力，Mpar—曲柄旋轉(zhuǎn)半徑，ml—連桿長(zhǎng)度，m3從公式（3）（4）中可以看出，Iu、Id與抽油機(jī)參數(shù)成正比，與沖次成正比。Fu、Fd、Pv隨著沖次的增大而增大，Pi隨著沉沒度的降低而減小，懸點(diǎn)載荷則隨著沉沒壓力的減小而增大。2.2特定段塞氣流與油管絲扣刺漏的關(guān)系油管刺漏一直是造成絲扣漏失的主要影響因素，在抽油井中，原油在地層壓力及外力的作用下，從井底

6、沿井筒向上流動(dòng)。在井筒內(nèi)某一高度，當(dāng)壓力低于原油飽和壓力時(shí)，溶解在原油中的天然氣，以小氣泡的形式逸出并存在于油流中。泵下原油在泵抽汲過程中，固定凡爾在上下壓力交替變化作用下，使小部分氣體進(jìn)入環(huán)形空間并從套管直接逸出。流體進(jìn)泵后，油管內(nèi)的壓力進(jìn)一步低于飽和壓力，氣體繼續(xù)分離并且膨脹，從而使管內(nèi)出現(xiàn)了一段液體，一段氣體的段塞流。分布于段塞下部的一段或幾段氣柱被稱為特定段塞氣流，它是造成油管絲扣刺漏的基本條件，而彈性伸縮效應(yīng)，對(duì)油管的刺漏起到了推動(dòng)作用。2.3彈性伸縮效應(yīng)與絲扣刺漏的關(guān)系抽油桿柱和油管柱都存在彈性伸縮，它將減小活塞沖程，與泵

7、效成反比。油桿、管柱所受的載荷性質(zhì)不同，則伸縮變形的性質(zhì)與程度也不同。目前油田已處于中含水階段，油管內(nèi)壁與管內(nèi)液體之間的流動(dòng)，由塑性或擬塑性的非牛頓流體轉(zhuǎn)為牛頓流體，油管內(nèi)壁之間的粘滯力明顯下降，段塞流段的氣柱彈性伸縮效應(yīng)明顯增加，因此加劇了絲扣刺漏的形成。（1）壓力變化。抽油機(jī)從上死點(diǎn)到下沖程的半個(gè)沖程時(shí)（游梁處于水平位置），泵內(nèi)的活塞做向下加速運(yùn)動(dòng)，且速度達(dá)到最大值。管內(nèi)流體一般處于失重狀態(tài)，氣柱上、下所受的壓力會(huì)明顯減小，氣柱的長(zhǎng)度會(huì)進(jìn)一步增大，由于泵效的存在，此時(shí)氣柱的壓力P1降到最小值。而在上沖程的上半沖程中，泵內(nèi)活塞做由大

8、到小的加速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，氣柱壓力P2需要增加到足以克服油管柱內(nèi)部液體的重量、超失重所引起的額外重量、液體和油管內(nèi)壁粘滯力，才能完成向上舉升過程。2個(gè)壓力的極限差為△P,即△P＝P2－P1。由于△P是在高壓條件下半個(gè)沖程內(nèi)完