LN632 井油管下井试验研究

杨向同 吕拴录，2 刘洪涛 刘军严 石桂军 徐永康吴富强 张 锋 张 伟 郭海清

(1.塔里木油田 新疆 库尔勒 841000;2. 中国石油大学材料科学与工程系 北京 102249)

1 问题提出

某井88.9 mm×6.45 mm P110SS EU 油管在下井作业过程中发生了粘扣，油管作业队认为粘扣原因是油管黑皮扣多所致，要求更换油管。油田供应部门挑选200多根黑皮扣较少的油管送井，结果还是粘扣。为防止油管发生粘扣事故，油田不得不停用了该批油管。为搞清油管粘扣原因，对该批油管抽样进行了上卸扣试验。试验结果表明，该批油管符合SPI Spec 5B［1］规定。

根据油管下井作业过程中存在的问题，该油田组织专家在LN632 井进行了油管下井试验。LN632 井为一口直井。油管串下部为47 根73. 0 mm × 7. 82 mm P110EU 油管，下深6 060 m ～6 514 m;上部为630 根88.9 mm×6.45 mm TN110SS-EU 油管，下深0 ～6 060 m。油管送到LN632 井之前经过检验，螺纹接头没有损伤。

本文为LN 632 井油管下井试验研究结果。

2 油管下井存在问题及解决办法

2.1 螺纹保护器

螺纹保护器具有保护油管螺纹接头，防止油管螺纹接头损伤的作用。油管不戴螺纹保护器从管架上推落到钢质跑道上，很容易使螺纹接头变形，并损伤外螺纹接头。油管外螺纹接头端螺纹保护器脱落后，外螺纹接头直接与钢质跑道接触滑动摩擦，这会使外螺纹接头小端摩擦损伤。一旦螺纹接头变形或损伤，在上卸扣过程中很容易发生粘扣和错扣事故［2、3］。

该油田企业标准规定，在准备对扣之前，不得卸下油管端部的螺纹保护器。清洗干净的油管螺纹应戴上干净的螺纹保护器，以免油管在管架上滚动和提升到井架时螺纹受到损伤。

井场管架上油管有相当一部分螺纹保护器损坏(图1)，有些油管没有戴螺纹保护器，螺纹接头沾满了泥沙。

实际作业过程中绝大多数油管能够按要求戴上干净的螺纹保护器。但个别工人将没有戴螺纹保护器的油管直接从管架上推落到跑道上，并有几根油管螺纹保护器脱落之后仍被拖行。

螺纹保护器损坏既与其本身质量有关，也与其搬运操作有关。该批油管所用的螺纹保护器材料为塑料，塑料螺纹保护器在冬季韧性和强度差，在搬运过程中受到碰撞后容易破损。如果采用钢塑螺纹保护器，其韧性和强度会大幅度提高，可以有效防止螺纹保护器损坏。

图1 螺纹保护器损坏及接箍表面泥沙形貌

2.2 油管螺纹接头清洗检查

油管接头清洗不干净，无法正确控制上扣质量，容易发生粘扣。

该油田企业标准规定，应卸下油管两端螺纹保护器，用快干型溶剂类清洁剂和非金属毛刷或铜刷彻底清洗螺纹。清洗后必须将清洗剂擦干净。

该井采用洗衣粉溶液清洗，但清洗速度特别慢。经征得厂家技术服务人员同意，整口井的油管全部先采用高压蒸汽清洗，再采用洗衣粉溶液清洗。在清洗过程中个别作业工人采用钢刷清洗螺纹，这是不允许的。因为用钢刷清洗螺纹接头，很容易损伤螺纹表面。技术专家指出用钢刷清洗螺纹接头存在的问题之后，作业队马上停止了这种作法。

2.3 螺纹接头检查修理

损伤的螺纹接头上扣连接很容易发生粘扣，无法保证接头连接质量。

该油田企业标准规定，应仔细检查螺纹。若发现螺纹有损伤，应根据损伤程度及时修理或判废。

对下井的88.9 mm 油管螺纹清洗之后全部经过进行了检查，发现了许多损伤的螺纹接头(图2)。对于可以修复的8 根88.9 mm 损伤油管全部进行了修理，对于不能修复的2 根88.9 mm 油管及时做了判废处理。这样既保证了下井油管的质量，又避免了将大量可以修复的油管视为废品报废所造成的浪费。

图2 外螺纹接头损伤形貌

2.4 螺纹脂

螺纹脂具有润滑、防止粘扣和填充密封的作用。螺纹脂的摩擦系数直接影响到上扣扭矩的选择。

该油田企业标准规定，螺纹脂应符合SY/T 5199《套管、油管和管线管用螺纹脂》［4］最新版本中规定的改进型高压螺纹脂要求。在对扣之前，应擦干净油管外螺纹表面残余的清洗剂和脏物后均匀地涂上螺纹脂。

实际在前1 根～135 根油管使用的螺纹脂为LH -9806。从第136 根油管开始后面下井的所有油管螺纹脂全部为CS-5。所有入井油管螺纹接头都均匀涂抹了螺纹脂。

2.5 对扣

对扣是非常关键的环节，对扣不当容易导致螺纹碰伤、错扣和粘扣［5、6］。对扣器具有引导油管外螺纹接头与接箍内螺纹同心和垂直对扣的作用，使用对扣器有利于保证对扣质量。

该油田企业标准规定，应采用对扣器对扣。在对扣时应小心地下放油管，垂直对扣，以免损伤螺纹。如果对扣后油管柱向一侧倾斜，则应提起来清洗、检查，用三角锉刀修理损伤的螺纹，然后仔细清除锉屑，并在螺纹表面重新涂上螺纹脂后再对扣。

本次油管开始下井时由于油管柱重量较轻，井架绷绳没有拉紧，吊起的油管与井口不同心，但由于采用了对扣器，又快又好地完成了所有73.0 mm 油管对扣作业。在88.9 mm 油管下井时随着管柱重量增加，井架绷绳拉紧后吊起的油管与井口已经基本同心。但由于油管队准备的88.9 mm 油管对扣器型号与实际油管不符，所有88.9 mm 油管对扣时没有使用对扣器，对扣特别困难。

2.6 引扣

引扣到位可以保证内、外螺纹正确啮合，防止粘扣和错扣;引扣到位可以防止接箍挟持变形，防止粘扣和错扣［7］。动力钳挟持位置在接箍上部(图3)，引扣到位后外螺纹接头和接箍同时承受挟持变形的力量，接箍不容易变形;不引扣，或者引扣不到位，挟持变形的力量全部由接箍承担，接箍容易变形，接箍变形后容易发生粘扣和错扣。

图3 动力钳夹持位置

该油田企业标准规定，对好扣后应当使用引扣钳转动油管垂直引扣，或者用手转动油管(仅限于规格≤73.0 mm的油管)垂直引扣，直到转不动为止，以保证螺纹正常啮合，不发生错扣。

该井在油管引扣过程中，油管队作业人员设法尽量保证了垂直引扣到转不动为止。

2.7 上扣及卸扣检查

上扣扭矩不当，容易发生脱扣事故［8～11］，油管上扣控制方法是否妥当，可以通过卸扣检查是否发生粘扣来检验。

该油田企业标准规定，动力钳上应当装备一个已知精度的、可靠的扭矩仪，并定期对其进行标定。动力钳的扭矩采集系统误差不能超过±10.0%，不能使用没有定期标定的动力钳和扭矩仪。扭矩仪应记录油管规格、壁厚、钢级、上扣扭矩、上扣圈数、作业时间等信息。作业队应及时将记录结果归档。最初几根油管连接时，应控制上紧圈数上扣，以确定正常上紧所必须的扭矩。

该井开始下73.0 mm 油管时，试图通过对几根油管设定上扣扭矩，检查上扣位置，来确定上扣扭矩，但发现扭矩仪显示的扭矩值与实际相差甚远。根据扭矩仪误差大的现状，不得不采用引扣到位后，控制紧扣圈数上扣，最终目标位置是外露扣为零。88.9 mm ×6.45 mm 110SS EU 油管下井时也采用同样的控制方法。抽样油管上扣及卸扣检查结果见表1。

按API RP5C1 规定的最佳扭矩上扣之后外露扣为0(外螺纹大端有4 扣螺纹处在接箍镗孔位置，不啮合)，API RP 5C1 推荐的最大上扣扭矩(4930 N·m)对应位置为外露扣为-2 扣。从表1 可知，第3 根73. 0 mm ×5.51 mm 110 EU 油管卸扣后外螺纹大端最后一扣不完整螺纹已经啮合。这说明该接头已经多上扣4 圈，外螺纹最后1 扣已经越过镗孔位置，并与接箍螺纹啮合。从该油管接头上扣后外露扣为-4 扣推断，上扣位置已经比按最大上扣扭矩对应的上扣位置多上2 扣，上扣扭矩至少已经超过5 000 N·m，而扭矩仪计算机屏幕上实际显示的扭矩仅1 830 N·m，动力钳扭矩仪显示值大约为实际扭矩的1/3。从第51 根88.9 mm ×6.45 mm P110 EU 油管上扣后外露扣为0 情况判断，上扣扭矩应当是API 标准对应的最佳上扣扭矩(5 430 N·m)，而第1 次上扣之后扭矩仪计算机屏幕上实际显示的扭矩仅1 400 N·m，第2 次上扣之后扭矩仪计算机屏幕上实际显示的扭矩仅1 300 N·m，动力钳扭矩仪显示值大约为实际扭矩的23.9% ～25.8%。从以上试验结果可知，该井所用的动力钳所配的扭矩仪误差太大，无法使用。如果采用该扭矩仪按照标准规定的扭矩控制扭矩上扣，所有的油管实际将会严重过扭矩上扣。

按照该油田企业标准操作，4 根88.9 mm×6.45 mm P110 EU 油管，其中2 根外螺纹接头分别有4 扣黑皮螺纹和6 扣黑皮螺纹，经过一次上卸扣后检查结果，油管螺纹接头完好。

2.8 上扣速度

上扣速度过快会在内、外螺纹接头之间产生冲击载荷。上扣速度越快，产生的冲击载荷越大，越容易发生粘扣和错扣。

该油田企业标准规定，上扣速度(10 ～15)r/min。

该井实际上扣选择的是低档，最大转速为14r/min。上扣速度符合要求。

3 结论及建议

1)该批油管正常作业不会发生粘扣，库存的该批油管可以使用。

2)油管钳扭矩仪偏差很大，无法控制扭矩上扣。73.0 mm 油管上扣时显示的扭矩大约为实际扭矩的1/3，88.9 mm 油管上扣时显示的扭矩只有实际扭矩的23.9%～25.8%。在此情况下，采用引扣到位，控制圈数上扣，上扣目标位置是外露扣为零，最终将油管柱安全下井。

3)严格执行该油田企业标准，可以有效防止油管粘扣。

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