油管丝扣漏失认识

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1、油管丝扣漏失原因分析1、前言油田属采油九厂外围油田，地质特征具有低渗透、非均质严重、天然裂缝发育、油藏异常高压等特点。目前，有抽油机井356口，占采油井总数的81.1%，2003年-2006年抽油机井共检泵作业274井次，其中因油管丝扣漏失而检泵作业69井次，占总作业井的25.2%，仅次于偏磨井比例，是油田油井检泵的第二大影响因素。虽然油管在下井的施工过程中使用了丝扣胶进行密封，但是由于在用油管丝扣磨损严重、现场仪器检测使用的局限性、井底段塞流的存在等原因，至使近几年因油管丝扣漏失而检泵的井数居高不下，给油井泵况管理和延长检泵周期造成

2、很大的影响。通过分析几年来检泵作业井可以看出，造成油管丝扣漏失有以下两方面因素：一是质量因素。包括作业施工质量和材质质量；二是疲劳损坏因素。因为质量因素是可以通过加大对人的管理来克服的，而对于疲劳损坏因素的影响，是很难预见，而又往往被人们所忽视的。因此，应从油管丝扣结构原理及产生漏失的原因，分析疲劳损坏因素对丝扣漏失的影响。2、油管丝扣漏失原因分析2.1油管螺纹牙塑性变形与丝扣漏失的关系紧密的油管公扣和接箍母扣之间，主要承受轴向拉伸应力ι、径向挤压应力κ和环向应力ν的作用，如图1所示。运用有限元理论对油管丝扣内部的应力和应变进行分析，

3、发现在正常的工作状态下，油管螺纹处于弹塑性工作状态。通过借鉴油管螺纹上扣后，受拉力载荷作用的有限元图示分析看出，受力变形区的螺纹牙在拉力载荷的作用下产生塑性变形，这种变形状态对新油管或磨损量小的油管不会产生漏失和脱扣现象。由于目前部分井下在用的油管丝扣磨损严重，造成油管公扣和接箍母扣之间存在缝隙，虽然施工时使用了丝扣胶密封胶，但是在每天上万次的交变载荷，或高速动载荷的冲击作用下油管发生疲劳破坏，使油管结构丧失正常工作能力。油管丝扣的牙塑变形会使丝扣的咬合出νικ现缝隙，使油管丝扣渗水，最终导致油管漏失和脱扣。油田有7口出现过油管脱扣，

4、且检泵周期较长为801天。在实际生产中，影响载荷主要原因有两类：生产参数和沉没压力。下面从理论说明生产参数和沉没压力与载荷的关系。Pmax=Wr+Wl+Iu+Pbu+Fu+Pv-Pi……(1)Pmin=Wr-Id-Fd-Pv……(2)图1油管受力示意图从公式（1）、（2）中可以看出，悬点最大最小载荷的构成中，Wr、Wl、Pbu可以近似为恒定值。惯性载荷理论计算如公式如下：Iu=Sn2/1790(1+r/l)(Wr+Wl∑)……(3)Id=-WrSn2/1790(1-r/l)……(4)式中，Pmax、Pmin—悬点最大最小载荷，NWr—

5、抽油杆在空气中的重力，NWl—液柱在柱塞环形面积上的重力，NPbu—井口回压造成的载荷，NIu、Id—上、下冲程惯性载荷，NFu、Fd—上、下冲程摩擦载荷，NPv—振动载荷，NPi—沉没压力，Mpar—曲柄旋转半径，ml—连杆长度，m3从公式（3）（4）中可以看出，Iu、Id与抽油机参数成正比，与冲次成正比。Fu、Fd、Pv随着冲次的增大而增大，Pi随着沉没度的降低而减小，悬点载荷则随着沉没压力的减小而增大。2.2特定段塞气流与油管丝扣刺漏的关系油管刺漏一直是造成丝扣漏失的主要影响因素，在抽油井中，原油在地层压力及外力的作用下，从井底

6、沿井筒向上流动。在井筒内某一高度，当压力低于原油饱和压力时，溶解在原油中的天然气，以小气泡的形式逸出并存在于油流中。泵下原油在泵抽汲过程中，固定凡尔在上下压力交替变化作用下，使小部分气体进入环形空间并从套管直接逸出。流体进泵后，油管内的压力进一步低于饱和压力，气体继续分离并且膨胀，从而使管内出现了一段液体，一段气体的段塞流。分布于段塞下部的一段或几段气柱被称为特定段塞气流，它是造成油管丝扣刺漏的基本条件，而弹性伸缩效应，对油管的刺漏起到了推动作用。2.3弹性伸缩效应与丝扣刺漏的关系抽油杆柱和油管柱都存在弹性伸缩，它将减小活塞冲程，与泵

7、效成反比。油杆、管柱所受的载荷性质不同，则伸缩变形的性质与程度也不同。目前油田已处于中含水阶段，油管内壁与管内液体之间的流动，由塑性或拟塑性的非牛顿流体转为牛顿流体，油管内壁之间的粘滞力明显下降，段塞流段的气柱弹性伸缩效应明显增加，因此加剧了丝扣刺漏的形成。（1）压力变化。抽油机从上死点到下冲程的半个冲程时（游梁处于水平位置），泵内的活塞做向下加速运动，且速度达到最大值。管内流体一般处于失重状态，气柱上、下所受的压力会明显减小，气柱的长度会进一步增大，由于泵效的存在，此时气柱的压力P1降到最小值。而在上冲程的上半冲程中，泵内活塞做由大

8、到小的加速运动，此时，气柱压力P2需要增加到足以克服油管柱内部液体的重量、超失重所引起的额外重量、液体和油管内壁粘滞力，才能完成向上举升过程。2个压力的极限差为△P,即△P＝P2－P1。由于△P是在高压条件下半个冲程内完