浅析生产井油管漏失原因

　　摘 要:油管漏失是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很大的影响。本文通过分析几年来检泵作业井，对造成油管丝扣漏失的因素作出了一个简单的分析，并得出一些结论。

　　关键词:油井;油管;丝扣;漏失;原因

　　Abstract: leakage of tubing pump inspection is the second influence factors, while the tubing in well construction process using the thread rubber seal, but due to the use of oil pipe screw wear serious, field instruments detection using limitations, bottom hole slug flow exists and other reasons, to make in last few years because of oil pipe thread leakage and pump inspection well high number, for the oil well pump condition management and prolongs the pump inspection period led to great effect. In this paper, through the analysis of several years of pump checking operation well, to cause the tubing thread leakage factor has made a simple analysis, and draw some conclusions.

　　Key words: Oil well;Oil pipe;Screw thread;Leakage loss;Reason

　　中图分类号：TE358

　　1、前言

　　胡庆油田所属中原油田采油五厂，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， 2011年-2012年抽油机井共检泵作业300多井次，其中因油管丝扣漏失而检泵作业80多井次，占总作业井的25%以上，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，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，且检泵周期较长为801天。

　　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成的，其变化速度较高，因此导致段塞效应的产生。

　　(2)段塞效应。段塞效应是多种效应的组合，但对于油管丝扣刺漏的发生，其主要影响因素有四方面。一是旋流效应。由于气柱内压力变化，导致油管公扣和母扣之间，起阻挡和密封作用的大分子长链烃和具有多支链的原油分子，在惯性离心力的作用下，沿着丝扣的扣槽旋流到油管中去。二是空蚀作用。导致油管接箍内密封胶带或密封脂逐渐剥落。三是热效应。由于压力和体积的急剧变化，致使其将自身的内能以热能的形式传递出去，导致段塞气柱所在位置的油管温度上升，从而加速密封带的老化速度。四是呼吸作用。无论油管与油管之间的密封程度有多高，总会有部分短碳链气态烃(如甲烷等)从接箍处进行浸透，在压力急剧变化的情况下，会使气柱和环形空间浸透作用明显加强，从而加快丝扣渗漏速度。

　　3、油管丝扣刺漏井的判断方法

　　从以上理论分析中可以看出，对于油管丝扣刺漏井，只要找到该井的弹性伸缩的段塞气流井段，就可以找到发生刺漏井段的位置。但每口井形成段塞气柱的因素不同，所以形成段塞气柱的位置也不同。因此，通过理论推理方法查找这个特定位置比较困难，但是通过分析，可以看出具有某些特性的井易发生油管刺漏现象。现场最简单的方法，是通过每口井的作业现场鉴定来判断。

　　从油田几年来丝扣刺漏井的数据上看，油管丝扣刺漏井具有井段跨度大，沉没度低，动载荷影响大，中含水的特点。

　　通过理论与实际分析，具有以下特点的井易发生油管刺漏现象。

　　(1)气油比较低、原油的泡点压力较小、产液温度较高的油井。

　　(2)冲次≥6次，沉没度<500m，含水为中高含水的油井。

　　(3)易发生偏磨的油井。

　　(4)超过600d的在用油管。

　　4、几点认识

　　(一)油田油管丝扣漏失井的发生，主要是质量因素和疲劳损坏因素。质量因素是可以通过加大对人的管理来克服的。一方面必须监督施工单位按严格标准进行施工、检查。一方面油田自身要增加对油井的保护意识，油井反复多次作业不仅增加了油田管理工作的难度，还增加了油层受到伤害的机率，要确保做到少作业，作好业的要求。

　　(二)对于疲劳损坏因素造成的油管丝扣漏，很难从理论分析上预见它的发生，但是可以通过它的成因及已发生过漏失井的特点来预防其发生。

　　(1)采用油管锚定装置，消除油管因上下冲程所产生的交变载荷，改善油管的受力，减小油管螺纹牙塑性变形。

　　(2)合理调整抽油机井的生产参数，恢复油井的液面，减小油管内、外的压差。

　　(3)对于油管丝扣刺漏的油井，应采用下大泵、小冲次(按油井的供液能力，结合泵径，冲次尽量小)的方法，以减小特定气柱压力变化的速度，削弱气柱的弹性伸缩效应。

　　(4)根据油井作业，查找油井刺漏的特定井段，加强该井段的监督力度。对所下油管丝扣详细检查(刺洗干净程度、丝扣磨损情况等)，更换段塞井段的油管，增加密封胶带的厚度，减少油管内外的渗流效应，增加公扣和母扣之间的丝扣数量，增大渗流阻力。

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 浅析生产井油管漏失原因

文章地址： http://www.qikanvip.com/nengyuan/3856.html