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分享◕◕╃:某氣井套管螺紋粘扣原因

2022-09-13 09:42:39 

摘 要:針對某氣井套管螺紋粘扣的問題,採用宏觀觀察✘·✘·、螺紋引數測量✘·✘·、掃描電鏡分析等方法 對其進行原因分析,並對同類型新套管進行了上✘·✘·、卸扣試驗☁││✘·。結果表明:該套管的螺紋引數符合要 求;套管螺紋磷化層厚度分佈不均勻和套管抗粘扣效能不好是該套管螺紋粘扣的主要原因☁││✘·。

關鍵詞:套管;粘扣;螺紋引數;上✘·✘·、卸扣;磷化層

中圖分類號:TG115.5 文獻標誌碼:B 文章編號:1001-4012(2022)08-0069-04


石油套管是油氣開採過程中必須使用的主要管 件,其用量巨大,佔石油工業用鋼的50%左右☁││✘·。石 油套管是透過螺紋逐根連線的,在石油套管的服役 過程中,超過80%的事故均發生在螺紋接頭處,粘 扣是其主要原因之一☁││✘·。目前國內對石油套管螺紋連 接及粘扣的研究較少,而引發粘扣的原因較多,不僅 與螺紋的加工質量有關,也與現場操作有關☁││✘·。某氣 井鋼級為 P110的偏梯形螺紋套管接連發生粘扣事 故,筆者採用宏觀分析,螺紋引數檢測,上✘·✘·、卸扣試驗 以及螺紋磷化層掃描電鏡分析等方法,分析了該套 管發生粘扣的原因,為此類事故的控制與預防提供 參考☁││✘·。

1 理化檢驗

1.1 宏觀觀察

該套管的內✘·✘·、外螺紋宏觀形貌如圖1所示☁││✘·。套管 外螺紋區域整體呈現金屬光澤,區域性可見明顯鏽蝕痕 跡,外螺紋變形嚴重,整個螺紋區域均呈金屬熔融狀, 大部分割槽域已看不出螺紋牙形貌[見圖1a)];套管接 箍內螺紋區域呈金屬光澤,螺紋牙磨損痕跡明顯,局 部區域可見螺紋牙金屬發生熔融痕跡[見圖1b)]☁││✘·。

1.2 螺紋引數測量

螺紋引數對其抗粘扣效能有很大的影響,合理地 控制螺紋引數可以提高套管的抗粘扣效能[1]☁││✘·。因為現 場粘扣套管螺紋的部分割槽域已模糊不清,選取與粘扣 套管同扣型✘·✘·、同材料及同批次生產的2組新套管(帶外 螺紋套管2根,帶套管接箍2根),分別編號為1 # ,2 # , 3 # ,4 # ,對其進行螺紋引數測量,結果如表1,2所示☁││✘·。 由表1,2可以看出,套管的螺紋引數符合技術要求☁││✘·。

某氣井套管螺紋粘扣原因

1.3 掃描電鏡及能譜分析

為了提高套管的抗粘扣效能,通常在套管接箍 內表面進行鍍層處理,常見的鍍層包括磷化✘·✘·、鍍銅 等,鍍層厚度的分佈影響螺紋緊密距及徑向過盈量, 從而影響套管的抗粘扣效能[2]☁││✘·。分別從3 # ,4 # 套 管接箍處取樣,用 TESCAN VEGA3XMU 型掃描 電子顯微鏡及INCA350型能譜分析儀分別對試樣 的剖面鍍層進行分析☁││✘·。

經掃描電鏡觀察可知:套管接箍螺紋表面部分 區域鍍層厚度約為0~15μm,厚度分佈不均,部分 區域存在鍍層缺失的現象☁││✘·。對4 # 試樣鍍層區域進 行能譜分析,分析位置及其能譜圖如圖2所示☁││✘·。由圖2可知:鍍層的化學成分主要為 P,Mn,O 和 Fe 元素,該套管接箍表面鍍層為磷化層☁││✘·。

3 上✘·✘·、卸扣試驗

3.1 試驗方法

根據該規格套管的粘扣情況,選取編號為1 # 和2 # 的2組新套管,根據 APIRP5C5 《套管及油 管螺紋 接 頭 試 驗 程 序》中 關 於 套 管 的 上✘·✘·、卸 扣 要 求[3],開展室溫(20 ℃)下的套管上✘·✘·、卸扣試驗☁││✘·。第 一✘·✘·、第二上扣 位 置 要 求 為 接 箍 端 面 超 過 三 角 形 底 邊位置6.53~9.53mm(接箍端面位於三角形標記 底邊外側時 距 離 為 負,位 於 三 角 形 標 記 內 時 距 離 為正),第一✘·✘·、二次上扣位置外觀如圖3所示,第三 次上扣位置 要 求 為 接 箍 端 面 至 三 角 形 底 邊 位 置☁││✘·。 試驗用螺 紋 脂 型 號 為 BEST-OLIFE2000,需 將 其 塗抹均勻☁││✘·。