井下作業(yè)現(xiàn)場保證油管密封性方法探討

趙增權(quán)　劉曉宇(渤海鉆探公司井下技術(shù)服務(wù)分公司，天津　300283)

井下作業(yè)現(xiàn)場保證油管密封性方法探討

趙增權(quán)劉曉宇(渤海鉆探公司井下技術(shù)服務(wù)分公司，天津300283)

本文從API圓形螺紋密封機(jī)理出發(fā)，分析油管螺紋密封失效原因，總結(jié)了在作業(yè)過程中造成油管滲漏的原因?yàn)閷χ行圆?、上扣轉(zhuǎn)速和扭矩、絲扣保護(hù)不當(dāng)造成粘扣及螺紋脂使用不當(dāng)?shù)纫蛩?，并對現(xiàn)場保證油管密封性提出了一系列合理化建議和方法，為生產(chǎn)實(shí)踐提供了一定的指導(dǎo)作用。

油管；密封性；扭矩；粘扣；螺紋

本文從APⅠ圓形螺紋密封機(jī)理出發(fā)，分析油管螺紋密封失效原因，總結(jié)了在作業(yè)過程中造成油管滲漏的原因，并對現(xiàn)場保證油管密封性提出了一系列合理化建議和方法，為生產(chǎn)實(shí)踐提供了一定的指導(dǎo)作用。

1　API圓形螺紋密封機(jī)理

APⅠ圓形螺紋的密封性能主要靠上扣后螺紋之間由于過盈配合產(chǎn)生的接觸壓力來進(jìn)行密封。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因，APⅠ圓形螺紋配合后螺紋間存在一定的間隙，這些間隙成為潛在的泄漏通道。因此APⅠ圓形螺紋油管密封性主要依靠：1、油管螺紋密封面處的預(yù)緊力2、靠螺紋脂等充填環(huán)形空間的螺旋通道。

2　API油管螺紋密封失效的原因

2.1頂緊力不夠

導(dǎo)致螺紋連接處頂緊力不夠造成油管滲漏的原因有兩個(gè)：⑴、上扣扭矩不夠，導(dǎo)致頂緊力達(dá)不到螺紋密封的要求，螺紋連接處沒有產(chǎn)生充分的變形。⑵、依靠油管自重坐封封隔器的管柱，隨著坐封力的增大，下部管柱將會(huì)產(chǎn)生變形、彎曲，成螺旋狀，管柱軸向會(huì)發(fā)生一定收縮，油管接箍處內(nèi)外螺紋的接觸應(yīng)力減小，即減小頂緊力，導(dǎo)致封隔器坐封后油管滲漏。

2.2油管粘扣

粘扣是一種發(fā)生在相互接觸金屬表面間的冷焊，是各類油井管在加工檢驗(yàn)和使用中最常見的油管螺紋損傷失效形式。

這種失效形式在現(xiàn)場表現(xiàn)為兩種：⑴油管上不滿扣，用低速檔大扭矩強(qiáng)行上滿扣，這種情形下，油管粘扣沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)。⑵由于油管螺紋已發(fā)現(xiàn)粘扣，沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致有效扣數(shù)不夠，增大了泄漏的可能，在油管內(nèi)壓力作用下，油管的密封性是無法保障的。

2.3螺紋脂失效

在上扣的過程中由于密封脂涂抹不均勻或不涂密封脂，在螺紋連接處沒有形成一個(gè)均勻的油膜，導(dǎo)致井內(nèi)流體在油管內(nèi)高壓的作用下，擠過螺旋通道，導(dǎo)致油管滲漏。另外由于密封脂中摻有機(jī)械雜質(zhì)，導(dǎo)致上扣時(shí)摩擦系數(shù)增加，使上扣的過程中油管粘扣的可能性增加。

3　現(xiàn)場影響油管密封性的因素

影響油管密封性能的因素包括油管加工、運(yùn)輸、保存、使用等很多方面，就井下作業(yè)過程中而言，主要是由以下幾種因素造成：

3.1上扣過程中對中性差

由于施工作業(yè)中立井架不標(biāo)準(zhǔn)，左右或前后偏差過大，造成天車、游動(dòng)滑車，井口不在同一直線上，施工人員未及時(shí)調(diào)整井架，當(dāng)油管懸吊起時(shí)，在重力作用下而偏離井口過大，上扣時(shí)出現(xiàn)斜扣現(xiàn)象，造成油管絲扣損壞。

3.2上扣的轉(zhuǎn)速

APⅠSPEC5B建議油管上卸扣轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在規(guī)定值25r/min范圍內(nèi)．其目的在于防止剛上扣速度過快產(chǎn)生摩擦熱，發(fā)生粘扣。而我們在現(xiàn)場操作的過程中，液壓鉗低速檔轉(zhuǎn)速為36r/ min，而高速檔且給油大門的情況下轉(zhuǎn)速達(dá)到100～110r/min，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致外螺紋在旋合摩擦過程中產(chǎn)生大量熱量．同時(shí)由于上扣時(shí)間變短．螺紋嚙合面上產(chǎn)生的大量摩擦熱難以傳導(dǎo)出去，使嚙合面溫度急劇升高，材料強(qiáng)度降低，最終導(dǎo)致粘扣。

3.3上扣的扭矩

作業(yè)過程中，對擰緊力矩控制不夠嚴(yán)格，經(jīng)常超過最佳擰緊力矩，導(dǎo)致螺紋聯(lián)接部分過載而引起過早的破壞。在進(jìn)行卸扣時(shí)，不容易卸開，而在現(xiàn)場的辦法多為用榔頭敲擊油管接箍處，這樣導(dǎo)致的后果是造成接箍變形，致使再次使用時(shí)降低內(nèi)外螺紋壓密封性能，造成油管滲漏。

3.4作業(yè)過程中外螺紋的保護(hù)不當(dāng)

在起下油管單根作業(yè)時(shí)，不使用小滑車或護(hù)絲，油管直接在滑道上滑行，或在提升油管過程中，提升速度過快，公螺紋磕在鉆臺上，導(dǎo)致公螺紋損壞，影響油管密封性。

4　現(xiàn)場提高油管密封性能的控制措施

4.1入井油管的檢查

油管每次入井前檢查油管絲扣是否損壞。液壓鉗安裝扭矩表，在上扣過程中，油管要按規(guī)定扭矩上緊。

4.2使用管桿自動(dòng)運(yùn)輸機(jī)保護(hù)外螺紋

目前井下技服公司推廣的管桿自動(dòng)運(yùn)輸機(jī)，在降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，也有保護(hù)外螺紋的作用。管桿自動(dòng)運(yùn)輸機(jī)在下油管過程中，分上料～舉升～送油管3個(gè)程序，并在滑道上安裝塑膠木板。起油管過程中，分接油管～下降～下料3個(gè)程序，且使用有專用護(hù)絲，在根本上避免了外螺紋的損壞可能，全程有效的保護(hù)了外螺紋。

4.3規(guī)范上卸扣的操作

⑴立井架作業(yè)時(shí)，保證天車、游動(dòng)滑車、井口在同一直線上，滿足前后或左右偏差小于10mm的標(biāo)準(zhǔn)，并在作業(yè)過程中及時(shí)校正井架。⑵在現(xiàn)場嚴(yán)格控制上卸扣速度及扭矩。采用慢～快～慢的方法上緊油管絲扣，杜絕初始上扣時(shí)操作手猛給油門導(dǎo)致油管粘扣的情況。⑶杜絕用榔頭敲擊油管接箍松扣的行為，以免使接箍變形，造成再次使用時(shí)油管不密封。

5　結(jié)論和建議

（1）規(guī)范操作，杜絕作業(yè)過程中有損害油管絲扣的現(xiàn)象發(fā)生，不合格油管不得入井。在液壓鉗上安裝扭矩表，同時(shí)采用扭矩法、無外漏絲扣的方法作為判定標(biāo)準(zhǔn)。

（2）密封脂和密封帶都能有效地填補(bǔ)內(nèi)外螺紋上緊后形成的環(huán)形間隙，啟到輔助密封的作用，對于對管柱密封性要求嚴(yán)格的井，應(yīng)同時(shí)使用密封脂和密封帶，提高油管的密封性能。

（3）使用管桿自動(dòng)運(yùn)輸機(jī)在起下油管單根作業(yè)過程中，能有效保護(hù)好油管外螺紋，建議推廣使用。

［1］羅拴錄等.APⅠ油套管粘扣原因分析及預(yù)防.鉆采工藝，2010（11）.

［2］孫曉忠，王旱祥.油管螺紋失效分析與預(yù)防.石油礦場機(jī)械，2003.

［3］劉養(yǎng)勤，李娜，鄧永珞.石油工程用螺紋密封脂的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及其作用介紹.中國石油和化王標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2008（5）.