石油工業用舊油管（桿）機電一體化檢修工藝技術選擇

王利畏 王利民（. 中石化中原石油工程設計有限公司，河南 鄭州450046；. 中國石化河南油田分公司采油一廠，河南 南陽4733）

0 引言

井下油管、抽油桿通過回收、檢測、修復合格后重新投用，是油田生產降本增效的一項重要工作。中石油、中石化的眾多油田企業，大多建有油管（桿）檢修車間。傳統的油管（桿）檢修作業以分散建設、人工操作、簡易處理為主要形式，逐步向規模化、專業化、機電一體化集中高效的生產線方式轉變，從而促進了與此相關的各項工藝技術、專用設備的快速發展。

1 油管（桿）檢修典型工藝路線

（1）油管檢測、修復生產線：

（2）抽油桿檢測、修復生產線：

2 油管（桿）檢修工藝技術

2.1 油管（桿）清洗技術

清洗工藝是油管（桿）檢修生產的首要工序，清洗質量直接關系到檢測、修復過程的可靠性。清洗的目的是要徹底清除油管（桿）內外壁的油污和附著物，為后續的探傷檢測、修扣換扣、試壓檢驗等工序創造有利條件。由于油管長細中空、抽油桿細長柔性的工件特點，油管（桿）清洗由簡易到復雜有多種技術方式。

2.2 油管（桿）探傷技術

油管（桿）探傷用于工件表面和內部的無損檢測，以便及時發現坑洞、裂紋等缺陷，主要有渦流、超聲波、磁粉、漏磁檢測等技術。渦流檢測法由于其在被檢體表面產生趨膚效應，渦電流在導體橫截面上不均勻分布，檢測信號易受高頻干擾，檢測過程不穩定，檢測結果不易保證。超聲波檢測要求工作表面平滑，通常需要藕合劑輔助，工況要求相對較嚴格，缺陷種類不易辨認，探傷技術難度大，易受操作人員經驗水平等主客觀因素影響。適合于厚度較大的工件檢驗，對油管（桿）探傷有一定局限性。磁粉檢測靈敏度高、操作簡單、缺陷易于辨認，適用于磁化范圍內鐵磁性工件表面和近表面的裂痕及夾渣等細微缺陷，對于油管（桿）的內部缺陷不易檢測。檢測過程易受操作人員的操作方法、操作水平及環境等因素的影響，檢測效率低。

漏磁檢測方法是通過測量被檢測對象（主要是鐵磁性工件）周圍附近的磁場，來探測和評估內部和外部缺陷的幾何形狀及位置關系，諸如裂紋、孔洞、銹蝕、氣孔等。由于制造油管（桿）的材料均屬于導磁性材料，為采用磁性檢測方法提供了基礎。漏磁檢測法克服了磁粉檢測法的不足，對于工件表面或內部出現的缺陷都能夠準確檢測，且檢測速度快，自動化程度高。

圖1 油管漏磁檢測原理圖

圖2 抽油桿漏磁檢測原理圖

2.3 絲扣修復工藝技術

油管（桿）絲扣修復工藝主要是指油管絲扣修理、油管（桿）接箍更換。目前國內普遍采用數控管螺紋車床與油管（桿）液壓擰扣機設備進行絲扣修理和拆裝。采用數控管螺紋車床配套鋸床和車床自動傳送線，能夠自動完成油管壞扣的切除，以及油管自動上料、進料、定位、夾持旋轉、修扣、出料和下料的全過程，絲扣修復質量符合API SPEC STD 5B 規定的尺寸和公差要求。為增強油管螺紋的防腐和耐磨性能，可以進行鍍銅或磷化處理，有助于減少螺紋粘扣、磨損。但是鍍銅等螺紋涂覆處理一般需要人工操作，通常應根據實際生產需要選擇使用。

2.4 油管試壓工藝技術

油管耐壓試驗是檢驗油管綜合機械性能和絲扣密封性能的必要手段，使修復油管下井投用的安全使用性能得到較好保障。目前國內普遍采用的是油管充水試壓工藝，其關鍵技術在于油管兩端絲扣的封堵。應用較多的有兩種油管水試壓設備，一種是多管并聯充水試壓裝置，另一種是新型的油管全自動水試壓裝置。

多管并聯水試壓裝置由多管試壓管匯演變而來，可以實現一次多管試壓，由公共端統一供水。多管堵頭封堵、裝卸往往需要人工或機械配合，準備工作時間較長，屬于人工+機械的工作方式，在生產線作業模式中效率相對低，且多管并聯必然增加高壓管路系統負擔，整體安全性相對低。

油管全自動水試壓裝置由傳統的堵頭小車發展而來。傳統的堵頭小車方式需要人工現場控制，絲扣封堵時由于對中不準或上扣力矩難以控制，容易導致上扣過緊損壞絲扣，過松會誤判不合格等問題。相比傳統試壓小車，油管全自動水試壓裝置采用全自動微機操控，實時動態顯示試壓過程；自動化程度大大提高。在絲扣封堵、試壓時效、安全防護等方面有了較大改進，已成為油管試壓檢驗的主流設備，在國內油田得到廣泛應用。

2.5 油管（桿）矯直技術

油管（桿）矯直工藝可使部分彎曲程度在一定范圍內的油管（桿）修復再利用，通常采用的是液壓矯直技術。國內油田對于油管（桿）矯直工藝由于認識不同存在不同選擇，一種觀點認為油管（桿）矯直后存在內應力，可能會導致局部性能下降成為事故隱患，并且彎曲油管（桿）比例相對較少，可以直接報廢處理；另一種觀點認為油管（桿）矯直后可以降級或投入淺井使用。因此在選擇矯直工藝時，應根據油井狀況、彎曲油管（桿）比例以及矯直油管（桿）的實際投用情況，進行經濟性、適用性等方面的對比。

2.6 油管（桿）分選技術

油田使用的油管、抽油桿分為不同的鋼級或級別，不同級別的油管（桿）根據其材質、加工工藝不同，其化學成分、力學性能存在差異。國內油田常用的油管一般包括P110、N80、J55等三種級別，管徑范圍抽油桿一般包括C、K、、D H等四種級別，桿徑范圍5/8"～1"。從井場回收的油管、抽油桿經過清洗、探傷、修扣等一系列檢修過程，不同級別的油管（桿）檢修成品容易混雜，單純依靠人工挑選難以分辨，從而為下井投用帶來潛在風險。油管（桿）分選技術用于將檢修成品進行自動分級存放，從而為分類管理提供技術依據。

國內外在金屬材料分選方面的研究一般基于電阻原理、硬度檢測、磁感應等方法，其中磁感應法應用較為廣泛。傳統的磁感應法為單頻率激磁，只能進行“是/非”判斷，滿足不了多級別一次性分選。國內開發的以預多頻激磁為核心的電磁渦流分選系統應用于油管（桿）級別分選，通過選擇適當的頻率，使材料和組織相近的工件輸出的渦流響應信號有明顯區別，從而達到多級別分選目的。

2.7 生產線自動化技術

油管（桿）檢修生產線自動化技術有效解決了傳統人工、機械作業方式造成的工藝流程不暢、勞動強度大、工作效率低、安全可靠性差等問題。（1）檢修生產線按流程走向劃分工序，各工序相互獨立，互不干擾，無掉頭、交叉作業現象。（2）各工序選用自動化/機電化程度較高的設備，諸如自動清洗、自動探傷、自動試壓、自動分選打標等。（3）各工序設置單元工位，操作人員通過操作間或控制臺負責就近操控，保證各工序進料到出料均有專人控制。（4）工件通過電動鋼滾輪傳輸線自動傳輸，通過機械手自動上下線，各工序之間實現自動銜接、分段控制、流水作業。

3 結語

綜上所述，本文分析了井下油管、抽油桿的主要失效形式和性能要求，歸納油管（桿）檢測、修復的典型工藝和關鍵技術，并對各種技術的原理、特點進行了重點論述，以利在工作中優化選擇。