摘 要:某高壓氣井特殊螺紋接頭油管發(fā)生泄漏,結(jié)合油管泄漏檢查結(jié)果,采用化學(xué)成分分析、 力學(xué)性能試驗(yàn)等方法,對油管泄漏的原因進(jìn)行了分析.結(jié)果表明:油管密封面泄漏主要集中在 ３９００~４８６９．４９m井段,其中４２００~４５００m 井段油管密封面全部泄漏,油管泄漏既與彎曲載荷 有關(guān),也與油管剛度有關(guān);天然氣從接箍端面滲入的油管集中在１８００~４８６９．４９m 井段,其原因可 能與溫度升高之后螺紋脂性能發(fā)生變化有關(guān),也可能與油管柱承受的載荷分布有關(guān);多根油管接頭 泄漏,說明該種油管接頭氣密封性能不滿足該井使用要求.

關(guān)鍵詞:油管;特殊螺紋接頭;接箍;泄漏

中圖分類號:TE９７３ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號:１００１Ｇ４０１２(２０１８)０７Ｇ０５１９Ｇ０４

油管柱泄漏,套壓異常升高,是油田容易發(fā)生的 失效事故[１Ｇ５].一旦套壓異常升高,油田必須進(jìn)行修 井作業(yè),這不但會花費(fèi)大量的人力和物力,而且存在 很大的安全風(fēng)險(xiǎn).如果油管柱泄漏是油管穿孔或者 斷裂所致,起出油管柱之后很容易找到油管柱泄漏 位置;如果油管螺紋接頭泄漏導(dǎo)致套壓異常升高,現(xiàn) 場作業(yè)人員要確定油管泄漏位置及泄漏接頭數(shù)量是 相當(dāng)困難的.由于沒有找到油管接頭泄漏的真正原 因,雖然油田花費(fèi)大量資金進(jìn)行了修井作業(yè),但卻沒 有一個(gè)有效的預(yù)防措施,此類事故仍然會不斷發(fā)生.

２０１５年４月１８日,某井 A,B,C環(huán)空壓力突然升 高.該 井 完 井 管 柱 下 深 ５ ２０９．９ m. 其 中 ?８８．９mm×７．３４mm規(guī)格１３Cr鋼１１０級特殊螺紋接 頭油管所處井段為９．０１~１９４９．９６m,?８８．９mm× ６．４５mm規(guī)格１３Cr鋼１１０級特殊螺紋接頭油管所 處井 段 為１９４９．９６~４６４０．３２m,封 隔 器 位 置 井 深 ４６４０．８６~４６４２．６６m.為了找出該井油管接頭泄漏原因,筆者對該井起出的油管螺紋接頭現(xiàn)場端進(jìn) 行了多種理化檢驗(yàn)和分析,并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措 施,以期避免或減小此類事故的再次發(fā)生.

１ 理化檢驗(yàn)

１．１ 油管泄漏情況統(tǒng)計(jì)分析

油管泄漏情況檢驗(yàn)分析結(jié)果見表１和圖１,部 分油管接頭宏觀形貌如圖２~４所示.封隔器位置 為４６４０．３２~４６４２．６６ m,封 隔 器 以 下 到 井 底 ４６５５．１０~４８６９．４９m井段有２０根油管,其中密封 面泄漏的油管有１３根,占６５％;接箍端面滲入的油 管有７根,占３５％.

１．２ 化學(xué)成分分析

采用 ARL４４６０直讀光譜儀對油管試樣進(jìn)行化 學(xué)成分分析,結(jié)果見表２.根據(jù)化學(xué)成分分析結(jié)果 判斷,油管試樣的化學(xué)成分滿足用戶要求.

１．３ 力學(xué)性能試驗(yàn)

沿油管管體縱向?。保梗?mm×５０ mm 板狀拉 伸試樣,沿接箍縱向取?６．２５ mm×２５ mm 棒狀拉 伸試樣,沿管體縱向?。担祄m×１０mm×５mm 夏 比 V 型 缺 口 沖 擊 試 樣,沿 接 箍 縱 向 取 ５５ mm× １０mm×７．５mm夏比 V 型缺口沖擊試樣.拉伸和 沖擊試驗(yàn)結(jié)果見表 ３,可見管體屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng) 度、斷后伸 長 率 和 縱 向 沖 擊 吸 收 能 量 均 滿 足 用 戶 要求.

２ 分析與討論

２．１ 密封面泄漏及天然氣從接箍端面滲入的油管 接頭判定

油管柱泄漏之后會導(dǎo)致套壓異常升高.如果是 油管穿孔或者斷裂導(dǎo)致油管柱泄漏,起出油管柱之 后很容易找到油管柱穿孔或者斷裂位置[６Ｇ１０];如果 是螺紋接頭泄漏,一般不會使螺紋接頭幾何形狀發(fā) 生改變,但是天然氣流過螺紋接頭表面后會使整個(gè) 螺紋接頭表面顏色發(fā)生變化,如圖２所示,甚至發(fā)生 局部腐蝕,如圖３所示.螺紋接頭表面顏色發(fā)生變 化的原因是天然氣流過螺紋接頭表面后天然氣中的 部分碳原子沉積在螺紋接頭表面,螺紋接頭表面發(fā) 生局部腐蝕的介質(zhì)是天然氣中所含的 CO２ 和凝析 水[１１Ｇ１３].依據(jù)螺紋接頭表面顏色特征及腐蝕形貌 最終確定了該井油管螺紋接頭的泄漏數(shù)量.

天然氣從接箍端面滲入同樣不會使螺紋接頭幾 何形狀發(fā)生改變,天然氣從接箍端面滲入并沒有導(dǎo) 致螺紋接頭泄漏,因此只有與天然氣接觸的螺紋接 頭大端局部區(qū)域表面變色,如圖４所示.螺紋接頭 局部表面變色原因也是天然氣中的部分碳原子沉積 的結(jié)果,如果天然氣從接箍端面滲入和油管接頭泄 漏同時(shí)存在,用肉眼只能判定油管接頭泄漏,而無法 判定是否天然氣從接箍端面滲入.依據(jù)螺紋接頭變 色特征最終確定了該井天然氣從接箍端面滲入的油 管接頭數(shù)量.

２．２ 油管泄漏規(guī)律及原因分析

靠近井口油管受拉伸載荷最大,油管容易發(fā)生 泄漏事故.該井０~６００ m 井段卻沒有泄漏,說明 拉伸載荷不是導(dǎo)致該井油管密封面泄漏的主要原因.圖５為油管柱受不同載荷時(shí)彈性變形示意圖, 油管泄漏最集中的井段在３９００~４８６９．４９m 井段, 其中４２００~４５００m 井段油管密封面全部泄漏,越 靠近井底,油管柱所受的彎曲載荷越大,這說明導(dǎo)致 油管泄漏的載荷與彎曲載荷有關(guān).油管泄漏最嚴(yán)重 的油管為?８８．９ mm×６．４５ mm 規(guī)格 １３Cr鋼 １１０ 級特殊螺紋接頭油管,該油管柱剛度最弱,這說明油 管泄漏也與油管的剛度有關(guān).

２．３ 天然氣從接箍端面滲入規(guī)律及原因分析

全井接箍端面氣體滲入的油管共有３２根,占總 油管數(shù)的６．５％.在０~１８００m 井段沒有接箍端面 氣體滲入的油管.接箍端面氣體滲入的油管集中在 １８００~４８６９．４９m井段,其中４５００~４８６９．４９ m 井段接箍端面氣體滲入的油管有１１根,占該井段油 管總量的３６．７％;３３００~３６００m 井段接箍端面氣 體滲入的油管有７根,占該井段油管總量的２２．６％. ４２００~４５００m井段沒有發(fā)現(xiàn)接箍端面氣體滲入的 油管,其痕跡可能被密封面泄漏的痕跡掩蓋.

接箍 端 面 氣 體 滲 入 的 油 管 集 中 在 １８００~ ４８６９．４９m井段,該井段溫度范圍為１０９~１２８ ℃; 在４５００~４８６９．４９m井段接箍端面氣體滲入的油 管比例最高,其溫度范圍為１２８~１３２ ℃;而在０~１８００m井段卻沒有接箍端面氣體滲入的油管,其溫 度范圍為７９~１０９℃.油管接箍端面滲入可能與溫 度升高之后螺紋脂性能發(fā)生變化有關(guān),也可能與油 管柱承受的載荷分布有關(guān)[１４].當(dāng)溫度升高之后,螺 紋脂中的油脂會老化,失去原有的附著能力,天然氣 容易滲入.在交變載荷作用下,內(nèi)、外螺紋接頭大端 接觸應(yīng)力較大部位溫度升高致使螺紋脂老化,螺紋 脂在螺紋表面的結(jié)合力降低,天然氣容易滲入.

２．４ 油管接頭密封性能分析

特殊螺紋接頭油管應(yīng)當(dāng)具有氣密封性能,該井 雖然采用了特殊螺紋接頭油管,但多根油管接頭泄 漏,說明該種油管接頭氣密封性能不足,不滿足該井 使用要求.

３ 結(jié)論及建議

油管泄漏主要集中在３９００~４８６９．４９m 井段, 其中４２００~４５００m 井段油管密封面全部泄漏,導(dǎo) 致油管柱泄漏的原因既與彎曲載荷有關(guān),也與油管 剛度有關(guān).天然氣從接箍端面滲入的油管集中在 １８００~４８６９．４９m井段,其原因可能與溫度升高之 后螺紋脂性能發(fā)生變化有關(guān),也可能與油管柱承受 的載荷分布有關(guān).其中多根油管接頭泄漏,說明該 種油管接頭的氣密封性能不滿足該井使用要求.

建議在完井管柱設(shè)計(jì)時(shí)增加失效井段油管的剛 度,同時(shí)在 油 管 使 用 前 進(jìn) 行 油 管 接 頭 氣 密 封 性 能 檢驗(yàn).

參考文獻(xiàn):

[１] 呂拴錄,衛(wèi)遵義,葛明君．油田套管水壓試驗(yàn)結(jié)果可 靠性分析[J]．石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,２００１,１７(１１):９Ｇ１４．

[２] 呂拴錄,宋 治,韓 勇,等．套 管 抗 內(nèi) 壓 強(qiáng) 度 試 驗(yàn) 研 究 [J]．石油礦場機(jī)械,２００１,３０(１):５１Ｇ５５．

[３] 呂拴錄,駱發(fā)前,陳飛,等．牙哈７XＧ１井套管壓力升高 原因分析[J]．鉆采工藝,２００８,３１(１):１２９Ｇ１３２．

[４] 張福祥,呂拴錄,王振彪,等．某高壓氣井套壓升高及 特殊螺紋接頭不銹鋼油管腐蝕原因分析[J]．中國特 種設(shè)備安全,２０１０(５):６５Ｇ６８．

[５] 呂拴錄,王震,康延軍,等．某氣井完井管柱泄漏原因 分析[J]．油氣井測試,２０１０,１９(４):５８Ｇ６０．

[６] 呂拴錄,黃世財(cái),李元斌,等．DN２Ｇ６井套壓升高原因 及不銹鋼完井管柱油管接頭粘扣原因分析[J]．理化 檢驗(yàn)(物理分冊),２０１０,４６(１２):７９４Ｇ７９７．

[７] 楊向同,呂拴錄,彭建新,等．某井油管穿孔泄漏原因 分析[J]．理化檢驗(yàn)(物理分冊),２０１５,５１(７):５０８Ｇ５１１．

[８] 呂拴錄,滕學(xué)清,楊成新,等．某井套管柱泄漏原因分 析[J]．理化檢驗(yàn)(物理分冊),２０１３,４９(５):３３４Ｇ３３８．

[９] 周杰,呂拴錄,歷建愛,等．某井 A 環(huán)空壓力下降原因 分析[J]．理 化 檢 驗(yàn) (物 理 分 冊),２０１４,５０(７):５３２Ｇ ５３４．

[１０] 滕學(xué)清,呂拴錄,李寧,等．利用IBC測井技術(shù)分析某 井套管泄漏原因[J]．理化檢驗(yàn)(物理分冊),２０１５,５１ (５):３６１Ｇ３６４．

[１１] 呂拴錄,李元斌,王振彪,等．高壓氣井不銹鋼油管特 殊螺紋接頭工廠端泄漏和腐蝕原因分析[J]．理化檢 驗(yàn)(物理分冊),２０１４,５０(９):６９９Ｇ７０２．

[１２] 呂拴錄,李元斌,王振彪,等．某高壓氣井１３Cr油管柱 泄漏和腐蝕原因分析[J]．腐蝕與防護(hù),２０１０,３１(１１): ９０２Ｇ９０４．

[１３] LüS,TENGX,KANG Y,etal．Analysisoncauses of a well casing coupling crack [J]． Materials Performance,２０１２,５１(４):５８Ｇ６２．

[１４] 竇益華,王蕾琦,劉金川．關(guān)井工況下完井管柱振動 安全性分析[J]．石油礦場機(jī)械,２０１５,４４(１０):１１Ｇ１５．

文章來源——材料與測試網(wǎng)