哈××井油管粘扣及脫扣原因分析

黃世財 劉易非 馮 輝 陶世軍 曹 萍 曹銀萍

（1.西安石油大學石油工程學院，陜西 西安 710065；2.中石油塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000；3.中石油寧夏石化公司，寧夏 銀川 750026；4.西安石油大學機械工程學院，陜西 西安 710065）

粘扣是油管接頭失效和完井管柱泄漏的主要原因之一，會給油田生產造成經濟損失［1-3］。抗粘扣性能差和現場操作不當是導致油管粘扣的主要原因［4-6］，油管抗粘扣性能差與內、外螺紋接頭配合不當、表面處理質量差等有關［7］，操作問題主要表現在碰傷、偏斜對扣、引扣不到位、上扣速度快等［8］。

1 現場情況描述

塔里木油田公司哈拉哈塘油田哈××井，目的層漏失，在泥漿中下入7-7/8″SHR-HP封隔器測試完井一體化管柱，管柱結構：油管掛+88.9*7.34mmHS110SE油管×1450m+88.9*6.45mmHS110SE油管×5000m+伸縮管3根+7-7/8″SHR-HP封隔器+球座+管鞋，封隔器封位6458m。該井放噴測試求產地層出水，研究決定上返試油。壓井起出管柱，起至375根時，發現下部油管292根及工具落井，后進行打撈作業，撈出全部落魚。

2 脫扣油管形貌分析

2.1 宏觀形貌 哈××井使用的油管均為衡陽華菱鋼管有限公司所生產，發生脫扣的油管規格為Φ88.9mm×6.45mmHS1100SE，外螺紋1A端部前7扣粘扣變形嚴重，對應油管內螺紋1B端部前7扣粘扣變形，如圖1所示。

圖1 脫扣油管粘扣形貌

2.2 微觀形貌 從粘扣油管內外螺紋上取樣，用掃描電鏡對其進行微觀分析。通過高倍掃描電鏡觀察發現，從螺紋根部到端部，摩擦、剝離、擠壓等粘扣痕跡形貌越來越明顯；螺紋粘扣部位存在較長且連續的劃痕，具有磨損特征；有剝落及劃痕現象，具有較嚴重的粘著磨損和塑性流動特征，圖2為試樣靠近根部螺紋導向面形貌。

圖2（a） 1A試樣螺紋根部第1扣導向面形貌

圖2（b） 1B試樣螺紋根部第1扣導向面形貌

3 油管材料金相分析

在失效油管粘扣嚴重的內螺紋1A、1B上取樣，采用MEF4M金相顯微鏡及圖像分析系統進行金相組織、晶粒度、非金屬夾雜物和粘扣形貌分析，分析結果見表1。結果表明，油管試樣均為回火索氏體，粘扣油管外螺紋試樣1A內表面和靠近管體端的兩個螺紋齒頂存在脫碳組織，脫碳組織的存在會影響螺紋的抗粘扣性能，進而影響到螺紋連接強度。

表1 粘扣油管金相試樣分析結果

4 上卸扣實驗分析

將油管外螺紋2A-6A與對應內螺紋2B-6B在室溫進行上卸扣實驗，對應試樣編號為2-6#，采用擰扣實驗系統依據APIRP 5C5-2003標準，將API高壓螺紋脂SHELL TYPE 3適量均勻涂抹，對2#、3#試樣進行4上4卸實驗，對4-6#試樣進行5上4卸實驗，上扣速度為5～10r/min，實驗結果如表2所示。

油管上卸扣實驗結果，油管試樣第1次上卸扣有2根新油管和2根舊油管試樣發生粘扣現象，隨后上卸扣此2根新油管試樣有嚴重粘扣現象，說明該批新油管抗粘扣性能未能滿足API RP 5C5標準要求。油管試樣粘扣程度未及現場粘扣油管，但粘扣位置均主要集中在外螺紋端部位置的前10扣，與失效油管粘扣位置一致。

表2 上/卸扣實驗數據

5 結論

5.1 抽檢新舊油管螺紋尺寸符合APISpec 5B和APISpec 5CT的要求，粘扣油管和新油管螺紋接頭的化學成分和材料力學性能均符合APISpec 5CT標準要求和衡陽華菱鋼管供塔里木油田油管試用協議。

5.2 抽檢新油管抗粘扣性能未通過APIRP 5C5規定的實驗要求。

5.3 油管嚴重粘扣和上扣不到位是油管脫扣的原因。現場操作不當及抗粘扣性能不好是油管粘扣的原因。

［1］呂拴錄，駱發前，周杰，等.API油套管粘扣原因分析及預防［J］.鉆采工藝，2010，33（6）：80-83.

［2］呂拴錄，王震，康延軍，等.某氣井完井管柱泄漏原因分析［J］.油氣井測試，2010，19（41）：58-60.

［3］呂拴錄，李鶴林，藤學清，等.油套管粘扣和泄漏失效分析綜述［J］.石油礦場機械，2011，40（4）：21-25.

［4］呂拴錄，駱發前，趙盈，等.防硫油管粘扣原因分析及試驗研究［J］.石油礦場機械，2009，38（8）：37-40.

［5］鄭泳.合川145井抗硫油管粘扣原因分析［J］.鉆采工藝，2012，35（1）：106-107.

［6］呂拴錄，等.進口P110EU油管粘扣原因分析及試驗研究［J］.石油礦場機械，2010，39（6）：55-57.

［7］呂拴錄，劉明球.J55平式油管粘扣原因分析［J］.機械工程材料，2006，30（3）：69-71.

［8］呂拴錄，楊成新，吳富強，等.LG351井油管粘扣原因分析及預防［J］.鋼管，2011，40（增刊）：33-36.