李天聰 黃 強(qiáng) 李士銘 王國亮

中國石化中原油田分公司 采油四廠 （河南 濮陽 457001）

油管螺紋缺欠原因分析與探討

李天聰 黃 強(qiáng) 李士銘 王國亮

中國石化中原油田分公司 采油四廠 （河南 濮陽 457001）

闡述了油管在石油工業(yè)生產(chǎn)過程中的重要作用，指出了因管坯缺陷引起的油管螺紋加工缺欠問題，及油管螺紋缺欠給油田生產(chǎn)帶來的質(zhì)量隱患，并進(jìn)行了原因分析，為提高油管螺紋制造質(zhì)量提出了建議。

油管 管坯螺紋缺陷缺欠鐓粗質(zhì)量

油管是石油工業(yè)使用量最大的工業(yè)產(chǎn)品。它貫穿于石油開采的各個(gè)環(huán)節(jié)，是油田開發(fā)石油，把油管下入生產(chǎn)井中從井底將原油、天然氣輸送到地表面的主要工具，在油田開發(fā)漫長的歷史過程中起著不可替代的作用。井下作業(yè)過程中，由于部分油管出廠時(shí)螺紋制造存在有齒高不連續(xù)或不規(guī)則現(xiàn)象，造成油管上扣嚙合時(shí)螺紋密封面受到創(chuàng)傷，致使油、氣、水井生產(chǎn)管柱螺紋泄漏，導(dǎo)致作業(yè)工序返工或生產(chǎn)管柱失效，最終增加生產(chǎn)成本、影響采油速度和采收率。因此，油管螺紋的質(zhì)量、性能是保證采油（氣）井安全可靠性以及油（氣）井生產(chǎn)壽命的重要基礎(chǔ)。

1 常見油管螺紋缺欠的表現(xiàn)形式

1.1 局部螺紋齒頂圓角不連續(xù)

油管外螺紋8牙扣（圓螺紋）齒頂55°圓角不連續(xù)，齒頂55°的螺紋在一個(gè)側(cè)面局部出現(xiàn)螺紋根部幾扣齒頂只有寬度，沒有圓度，而另一個(gè)側(cè)面則螺紋齒頂圓度完好，這就是局部螺紋齒頂圓角不連續(xù)，如圖1。

1.2 圓周螺紋齒頂圓角不連續(xù)

油管外螺紋8牙（圓螺紋）齒頂55°，鐓粗位置根部連續(xù)幾扣的齒頂只有寬度，沒有圓度，形成圓周螺紋齒頂圓角不連續(xù)，如圖2。

10牙油管螺紋同樣存在根部連續(xù)幾扣的齒頂只有寬度，沒有圓度，形成圓周螺紋齒頂圓角不連續(xù)，如圖3。

2 油管螺紋缺欠造成的質(zhì)量隱患

石油工業(yè)使用的油管都是采用螺紋連接的方式，將油管一根接一根的串聯(lián)起來連接到井底，并順利通過試壓等現(xiàn)場作業(yè)工程，實(shí)現(xiàn)油井采油、氣井采氣和水井注水等功能。因此油管螺紋及螺紋連接是保證油管質(zhì)量和強(qiáng)度的關(guān)鍵部位，也是造成要害工序返工和工程事故發(fā)生的直接原因。它在油田井下作業(yè)和油、氣、水井生產(chǎn)過程中主要存在以下幾個(gè)方面的質(zhì)量隱患：①由于油管螺紋存在缺欠，造成螺紋不密封，引起機(jī)采井抽油泵管柱靜水柱試壓不合格，導(dǎo)致下泵工序失敗。②油管螺紋存在缺欠，安全系數(shù)必然降低，造成螺紋抗拉強(qiáng)度下降，重載荷作用下螺紋易出現(xiàn)滑脫現(xiàn)象，導(dǎo)致井下落物事故發(fā)生。③封隔器分層注水管柱在高注入壓力的作用下，當(dāng)油管內(nèi)的注入壓力超過套管壓力10MPa之后，由于油管和套管之間注水壓差過大，油套壓差不平衡，易出現(xiàn)螺紋泄漏，導(dǎo)致封隔器分層注水井管柱失效。④采氣管柱由于油管和套管之間生產(chǎn)壓差過大，易出現(xiàn)螺紋泄漏現(xiàn)象，使油管和套管內(nèi)的生產(chǎn)壓力失去平衡控制，造成井底積水，導(dǎo)致采氣管柱失效。

上述隱患都是發(fā)生在油管螺紋缺欠方面，這些螺紋缺欠的存在嚴(yán)重影響了采油速度和采收率的提高，致使生產(chǎn)成本增加。

3 油管螺紋缺欠原因分析

從同一根外加厚油管8牙圓螺紋的外觀分析：圖1油管共有螺紋16扣，螺紋總長50.8mm，從油管螺紋的始端向螺紋根部末端計(jì)算，自第1扣到第8扣為8牙圓螺紋，而自第9扣到第16扣為方頂螺紋，分布面積為不規(guī)則的“v”字形，使用塞規(guī)測量，方頂扣的齒高比標(biāo)準(zhǔn)的8牙圓螺紋的齒高低0.07mm。根據(jù)圖1分析，這根外加厚油管的螺紋屬于管坯局部鐓粗圓度存在缺陷，導(dǎo)致螺紋高度不夠，引起的加工制造缺欠。

而從另一個(gè)側(cè)面看，該螺紋全部是標(biāo)準(zhǔn)的8牙圓螺紋扣型。這根加厚油管的鐓粗圓度直徑達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求，加工制造出的扣型符合SY/T 6194-1996及API Spec 5B標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖2油管共有螺紋16扣，螺紋總長50.8mm，從油管螺紋的始端向螺紋根部末端計(jì)算，自第1扣到第9扣為8牙圓螺紋，而自第10扣到第16扣為方頂螺紋，分布面積為圓周360°，使用塞規(guī)測量，方頂扣的齒高比標(biāo)準(zhǔn)的8牙圓螺紋的齒高低0.07mm。

根據(jù)圖2分析，這根外加厚油管的螺紋屬于管坯鐓粗，包括加厚過渡帶段鐓粗圓度存在缺陷，導(dǎo)致螺紋高度不夠，引起的加工制造缺欠。

通過對圖1和圖2的剖面直觀分析，更加說明了這部分外加厚8牙圓螺紋的扣型缺欠是由原材料存在的缺陷引起的。

圖3是平式油管外螺紋，10牙圓螺紋扣型，共20扣，螺紋總長50.8mm，從油管螺紋的始端向螺紋根部計(jì)算，自第1扣到第15口為10牙圓螺紋，而自第16扣到第20扣為方頂螺紋，方頂螺紋占總扣數(shù)的25%，分布范圍圓周360°，使用塞規(guī)測量，方頂扣的齒高比10牙普通圓螺紋的齒高低0.05mm。

根據(jù)圖3分析，這部分平式油管的外螺紋也屬于管坯圓度存在缺陷，引起的螺紋加工制造缺欠。

4 油管螺紋缺欠的預(yù)防措施

4.1 原材料質(zhì)量控制

原材料性能是油管質(zhì)量的基本保證，沒有性能合格的原材料，根本無法生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。對原材料質(zhì)量的控制，必須從源頭做起，采購→驗(yàn)收→入庫→出庫→制造，各道程序都要通過質(zhì)量策劃、質(zhì)量控制和質(zhì)量改進(jìn)等手段，確保原材料質(zhì)量的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和適用性，從而確保加工制造的產(chǎn)品性能符合SY/T 6194-1996及API Spec 5B標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2 加厚鐓粗圓度質(zhì)量控制

加厚油管兩頭的加厚部分是由管坯鐓粗加工制造而成，要提高管坯的適用性首先必須通過：①控制管料的壁厚尺寸。②控制內(nèi)成型工具。③控制加厚的外成型工具加厚模的成型尺寸。④控制管坯加熱，管端縮短部分的加熱溫度。⑤控制變形加工工藝等質(zhì)量控制程序，從而使油管加厚鐓粗圓度尺寸滿足加工制造的需要。

其次，在每道鐓粗工藝中，包括加厚過渡帶段都要嚴(yán)格遵循PDCA循環(huán)程序。通過計(jì)劃→實(shí)施→檢查→處置4個(gè)環(huán)節(jié)的循環(huán)，循循漸進(jìn)，逐步提高產(chǎn)品質(zhì)量和過程質(zhì)量。堅(jiān)持實(shí)施大循環(huán)套小循環(huán)的質(zhì)量控制程序，不斷提升油管加厚鐓粗圓度的質(zhì)量水平。

4.3 加大對產(chǎn)品性能的檢測力度

將SY/T 6194-1996套管和油管標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的每批200根油管，抽取1根油管的比例進(jìn)行檢查驗(yàn)收，改為每捆油管（14根），抽取1根油管的比例進(jìn)行檢查驗(yàn)收。確保入庫產(chǎn)品的外觀和幾何尺寸，如外圓、不圓度、壁厚及螺紋的錐度、齒高、螺距、牙型角度等符合API Spec 5B規(guī)定的技術(shù)條件。

5 認(rèn)識

產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良的油管螺紋，僅靠數(shù)控車床加工是難于完成的，只有從源頭做起控制好原材料的質(zhì)量，對管坯的鐓粗過程實(shí)施全面質(zhì)量控制方可實(shí)現(xiàn)。在管坯鐓粗加工制造過程中，建立完整、系統(tǒng)、科學(xué)的質(zhì)量管理體系，對影響螺紋加工質(zhì)量的加厚鐓粗段包括加厚過渡帶的關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵因素、層層把關(guān)，嚴(yán)格實(shí)施PDCA程序控制，把結(jié)果管理轉(zhuǎn)變?yōu)檫^程管理，這樣才能提高油管螺紋質(zhì)量的可靠性、適用性和經(jīng)濟(jì)性，最大限度地保障油管使用中的安全可靠性，減少油管失效，延長油管的使用壽命，降低工程成本。

[1]呂栓錄,駱發(fā)前,周杰,等.雙臺肩NC50鉆桿內(nèi)螺紋接頭縱向開裂原因分析[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2004，20（8）:5-7.

[2]廖凌,崔順賢,葉頂鵬,等.空氣鉆井鉆桿斷裂失效分析[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2009，25（6）:12-14.

[3]李記科,李昱坤,高建忠.實(shí)施駐廠監(jiān)造貫徹油井管標(biāo)準(zhǔn)提高油井管質(zhì)量[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2007，23（5）:14-16.

An Explanation focuses on the important role of oil tubes in the production of oil industry.Next,some problems are presented including the processing deficits of oil tube screws caused by tube blank deficiency,the quality hidden dangers brought about by tubing screw deficits to the oilfield production.Through the cause analysis,some suggestions are put forward so as to improve the quality of oil tube screw manufacture.

oil tube;tube blank;screws;deficiency;deficit;continuous upsetting;quality

李天聰（1963-），男，工程師，主要從事井下作業(yè)質(zhì)量管理工作。

黃永場

2012-02-01