哈××井油管粘扣及脱扣原因分析

2015-11-23黄世财刘易非陶世军曹银萍

河南科技 2015年14期

黄世财刘易非冯辉陶世军曹萍曹银萍

（1.西安石油大学石油工程学院，陕西西安 710065；2.中石油塔里木油田分公司，新疆库尔勒 841000；3.中石油宁夏石化公司，宁夏银川 750026；4.西安石油大学机械工程学院，陕西西安 710065）

粘扣是油管接头失效和完井管柱泄漏的主要原因之一，会给油田生产造成经济损失［1-3］。抗粘扣性能差和现场操作不当是导致油管粘扣的主要原因［4-6］，油管抗粘扣性能差与内、外螺纹接头配合不当、表面处理质量差等有关［7］，操作问题主要表现在碰伤、偏斜对扣、引扣不到位、上扣速度快等［8］。

1 现场情况描述

塔里木油田公司哈拉哈塘油田哈××井，目的层漏失，在泥浆中下入7-7/8″SHR-HP封隔器测试完井一体化管柱，管柱结构：油管挂+88.9*7.34mmHS110SE油管×1450m+88.9*6.45mmHS110SE油管×5000m+伸缩管3根+7-7/8″SHR-HP封隔器+球座+管鞋，封隔器封位6458m。该井放喷测试求产地层出水，研究决定上返试油。压井起出管柱，起至375根时，发现下部油管292根及工具落井，后进行打捞作业，捞出全部落鱼。

2 脱扣油管形貌分析

2.1 宏观形貌哈××井使用的油管均为衡阳华菱钢管有限公司所生产，发生脱扣的油管规格为Φ88.9mm×6.45mmHS1100SE，外螺纹1A端部前7扣粘扣变形严重，对应油管内螺纹1B端部前7扣粘扣变形，如图1所示。

图1 脱扣油管粘扣形貌

2.2 微观形貌从粘扣油管内外螺纹上取样，用扫描电镜对其进行微观分析。通过高倍扫描电镜观察发现，从螺纹根部到端部，摩擦、剥离、挤压等粘扣痕迹形貌越来越明显；螺纹粘扣部位存在较长且连续的划痕，具有磨损特征；有剥落及划痕现象，具有较严重的粘着磨损和塑性流动特征，图2为试样靠近根部螺纹导向面形貌。

图2（a） 1A试样螺纹根部第1扣导向面形貌

图2（b） 1B试样螺纹根部第1扣导向面形貌

3 油管材料金相分析

在失效油管粘扣严重的内螺纹1A、1B上取样，采用MEF4M金相显微镜及图像分析系统进行金相组织、晶粒度、非金属夹杂物和粘扣形貌分析，分析结果见表1。结果表明，油管试样均为回火索氏体，粘扣油管外螺纹试样1A内表面和靠近管体端的两个螺纹齿顶存在脱碳组织，脱碳组织的存在会影响螺纹的抗粘扣性能，进而影响到螺纹连接强度。

表1 粘扣油管金相试样分析结果

4 上卸扣实验分析

将油管外螺纹2A-6A与对应内螺纹2B-6B在室温进行上卸扣实验，对应试样编号为2-6#，采用拧扣实验系统依据APIRP 5C5-2003标准，将API高压螺纹脂SHELL TYPE 3适量均匀涂抹，对2#、3#试样进行4上4卸实验，对4-6#试样进行5上4卸实验，上扣速度为5～10r/min，实验结果如表2所示。

油管上卸扣实验结果，油管试样第1次上卸扣有2根新油管和2根旧油管试样发生粘扣现象，随后上卸扣此2根新油管试样有严重粘扣现象，说明该批新油管抗粘扣性能未能满足API RP 5C5标准要求。油管试样粘扣程度未及现场粘扣油管，但粘扣位置均主要集中在外螺纹端部位置的前10扣，与失效油管粘扣位置一致。