论文部分内容阅读
针对纯梁采油厂油井偏磨、腐蚀日趋增多，因油井的偏磨、腐蚀导致杆管的大量报废致使作业费用居高不下，并严重制约着作业工程质量的提高及免修期的进一步延长，严重影响了开发水平的整体提高，同时为进一步配合胜利油田分公司防偏磨专项治理，采油厂引进油管检测技术查找偏磨、腐蚀油管有着非常重要的意义，通过实施油管检测取得了较好的经济效益。
一、纯梁采油厂杆管偏磨、腐蚀现状及原因分析
目前，纯梁采油厂有抽油机井1121口，根据历年来现场作业井资料统计，近566口井有不程度的偏磨，其中106口井严重偏磨 (偏磨2处,偏磨段超过500米)。
根据近几年现场资料统计,归结起来造成纯梁采油厂油井偏磨、腐蚀主要有以下几个方面的原因：
1、抽油杆柱失稳弯曲影响。在抽油机井中，下冲程时，抽油杆柱中和点以上部分受拉应力，中和点以下部分受压应力，发生弯曲并产生偏磨。
2、管柱的弹性变形和弯曲的影响。油管在生产过程中，活塞以上液体的重量引起油管弹性变形。在上冲程时，液体载荷转换到抽油杆上，由于液体载荷的突然消失，油管在无负荷的情况下向上收缩引起油管弯曲。
3、斜井井身弯曲的影响。在钻井过程中，钻井的井身并非是直线而是呈螺旋弯曲的，造成套管内的油管、抽油杆也会产生螺旋弯曲，从而发生偏磨。
4、套管变形的影响。当油管接箍或大直径的井下工具位于套变位置时，产生油管弯曲，造成抽油杆与油管、油管与套管之间的偏磨。
5、抽汲介质的腐蚀影响。由于油井产出液体含水较高，润滑状况恶化，并具有较强的腐蚀性，使管、杆偏磨的表面更加粗糙，从而加速了磨损。
6、水质呈弱酸性，细菌、二氧化碳等杂质对油管的腐蚀。
二、工作原理、油管缺陷分类及主要技术指标
在线检测设备可以轻易解决寻找偏磨腐蚀油管这一难题。该系统具有操作简单、检测功能齐全、检测信号可以存储、不受油污和水的影响，而且超标油管自动报警，能精确定性、定量、定位评价缺陷状况，稳定测量油管壁厚变化，具有不影响现场作业施工，对环境无污染等优点，在全国各大油田得到广泛应用。
1：工作原理
磁性检测法是目前已被公认最可靠的油管检测手段。磁性法检测油管缺陷（裂纹、孔洞、磨损、锈蚀等）的基本原理是：用一磁场沿油管轴向（或者周向）磁化油管，一旦油管中存在缺陷，则会在油管表面产生漏磁场，或者引起磁化油管磁路内的磁通变化，采用磁敏感元件检测这些磁场的畸变，即可获得有关油管缺陷的信息。
2：油管缺陷分类
根据缺陷的物理特性，将油管壁的损伤分为局部横向裂纹、孔洞（片蚀）及轴向沟槽等四类缺陷。
（1）、横向裂纹
横向裂纹主要是油管受交变载荷作用而形成的疲劳缺陷。油管長期处在挤压和拉伸的工作状态下，在其表面容易形成细小的横向裂纹，其几何特征值有：裂纹深h、裂纹宽w、裂纹长L。此类缺陷较少见，主要是该缺陷还没有形成时，其它类型的缺陷已经使油管报废了。
（2）、孔洞（片蚀）
孔洞因局部材质不良、机械碰撞或液体腐蚀引起。由于腐蚀影响，实际孔洞的轮廓面凹凸不平，但总的构形可近似按半球面处理，其几何特征值有：孔深h、孔口直径φ、孔底曲率半径p。存在形式为几个或间断孔洞带组成，此类缺陷较常见。
片蚀是一种因井液腐蚀引起的损伤。在片蚀区，金属材质松软，有粗糙的“飞皮”附着，因此很难有一个准确的几何构形来描述。参照压力容器缺陷评定中“定框框”和“划圈圈”的经验，近似地将片蚀简化为一方形凹坑。其几何特征值有：片深h、片宽w、片长L，此类缺陷较少见。
（3）、轴向沟槽
轴向沟槽主要由抽油杆的磨擦引起。根据观察和分析，沟槽的断面轮廓线可以近似处理为U形或圆弧形，其几何特征值有：槽深h、槽宽w、槽底曲率半径p。此类缺陷的规律性较强，沟槽长度一般为抽油泵冲程的长度，此类缺陷较常见。
（4）、制造缺陷
在制造过程中产生气泡、夹杂、折叠等缺陷；还有类似波纹的油管缺陷等。
3、主要技术指标
（1）、被测油管直径范围：φ27/8″、φ31/2″；
（2）、横向裂纹分辨率（光滑表面）：0.3mm（深度）×5mm（长度）；
（3）、腐蚀坑及孔洞分辨率：φ1.2mm；
（4）、壁厚磨损分辨率：壁厚的5%；
（5）、油管两端检测盲区：≤60mm；
（6）、检测速度：1～60m/min；
（7）、传感器工作温度：－40℃～85℃，湿度：0～90%；
（8）、信号处理系统工作温度：－10℃～40℃，湿度：0～40%；
（9）、电源：AC：220V±10%，50Hz±5%；
（10）、仪器最大通径：Φ110mm。
三、油管现场检测情况及典型波形分析
通过对油管现场检测，可以清楚、直观地标明油管偏磨、腐蚀的位置及程度，避免了缺陷油管的漏网，为下一步采取科学的预防措施打下基础，这是室内检测所无法达到的，同时为油管的分类管理提供了依据。通过检测每口井只更换有缺陷油管，大大降低了合格油管被剔除的几率，不但保证下井油管的质量，而且避免更换过多油管造成浪费。安装在线检测仪后，每小时能检管40根左右，不影响作业施工。
从油井的检测资料看，检测油管总计5783根，严重缺陷油管343根，中度缺陷油管476根，轻度缺陷油管804根（Φ62mm油管壁厚在4.0－5.0mm，Φ75.9mm油管壁厚在4.7－5.7mm定为轻度缺陷油管），这些缺陷油管普遍处于生产管柱下部，泵上位置，极少处于中上部。
从检测的总体情况看，有33口井都有必须更换的油管，仅有1口井存在中度缺陷以下油管。现场解剖验证6口井，剖油管9根，检测所显示的油管缺陷情况和油管的实际缺陷情况相符，符合率达100%。下面将各井的检测情况及典型波形图介绍如下：
纯5-C15井：6月30日检测油管总数164根。检测出缺陷油管45根,占检测油管总数的27.4%。其中：轻度缺陷22根，占检测油管总数的13.4%；中度缺陷15根（管号：25、81、95、98、99、101、102、110、111、114、117、122、128、129、132），占检测油管总数的9.1%；严重缺陷8根（管号：100、103-109），占检测油管总数的4.9%。结论：该井内总的缺陷油管比例不算很大，缺陷以偏磨、腐蚀为主。建议:更换8根重度缺陷的油管；15根中度缺陷的油管降级使用。第108根缺陷管检测图形如下：
如上波形图所示，从波的幅值、长度及在各通道的显示情况可以判断：油管内壁存在严重腐蚀缺陷，最深坑深度在3.0mm左右。现场剖开后，在油管内壁有较严重的腐蚀缺陷。
三、几点认识
油管检测从今年下半年开始，已测34口井，测出报废油管343根，降级油管476根，其余油管下入井内从未出现问题，此项技术还可以对新进油管的制造缺陷如波纹管、夹杂、折叠、气泡等进行判别，避免不合格油管给采油厂带来损失。如进一步应用到对修复油管检测上，将会大大提高修复油管的质量，无形中使采油厂的利益得到更有效的保障。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
一、纯梁采油厂杆管偏磨、腐蚀现状及原因分析
目前，纯梁采油厂有抽油机井1121口，根据历年来现场作业井资料统计，近566口井有不程度的偏磨，其中106口井严重偏磨 (偏磨2处,偏磨段超过500米)。
根据近几年现场资料统计,归结起来造成纯梁采油厂油井偏磨、腐蚀主要有以下几个方面的原因：
1、抽油杆柱失稳弯曲影响。在抽油机井中，下冲程时，抽油杆柱中和点以上部分受拉应力，中和点以下部分受压应力，发生弯曲并产生偏磨。
2、管柱的弹性变形和弯曲的影响。油管在生产过程中，活塞以上液体的重量引起油管弹性变形。在上冲程时，液体载荷转换到抽油杆上，由于液体载荷的突然消失，油管在无负荷的情况下向上收缩引起油管弯曲。
3、斜井井身弯曲的影响。在钻井过程中，钻井的井身并非是直线而是呈螺旋弯曲的，造成套管内的油管、抽油杆也会产生螺旋弯曲，从而发生偏磨。
4、套管变形的影响。当油管接箍或大直径的井下工具位于套变位置时，产生油管弯曲，造成抽油杆与油管、油管与套管之间的偏磨。
5、抽汲介质的腐蚀影响。由于油井产出液体含水较高，润滑状况恶化，并具有较强的腐蚀性，使管、杆偏磨的表面更加粗糙，从而加速了磨损。
6、水质呈弱酸性，细菌、二氧化碳等杂质对油管的腐蚀。
二、工作原理、油管缺陷分类及主要技术指标
在线检测设备可以轻易解决寻找偏磨腐蚀油管这一难题。该系统具有操作简单、检测功能齐全、检测信号可以存储、不受油污和水的影响，而且超标油管自动报警，能精确定性、定量、定位评价缺陷状况，稳定测量油管壁厚变化，具有不影响现场作业施工，对环境无污染等优点，在全国各大油田得到广泛应用。
1：工作原理
磁性检测法是目前已被公认最可靠的油管检测手段。磁性法检测油管缺陷（裂纹、孔洞、磨损、锈蚀等）的基本原理是：用一磁场沿油管轴向（或者周向）磁化油管，一旦油管中存在缺陷，则会在油管表面产生漏磁场，或者引起磁化油管磁路内的磁通变化，采用磁敏感元件检测这些磁场的畸变，即可获得有关油管缺陷的信息。
2：油管缺陷分类
根据缺陷的物理特性，将油管壁的损伤分为局部横向裂纹、孔洞（片蚀）及轴向沟槽等四类缺陷。
（1）、横向裂纹
横向裂纹主要是油管受交变载荷作用而形成的疲劳缺陷。油管長期处在挤压和拉伸的工作状态下，在其表面容易形成细小的横向裂纹，其几何特征值有：裂纹深h、裂纹宽w、裂纹长L。此类缺陷较少见，主要是该缺陷还没有形成时，其它类型的缺陷已经使油管报废了。
（2）、孔洞（片蚀）
孔洞因局部材质不良、机械碰撞或液体腐蚀引起。由于腐蚀影响，实际孔洞的轮廓面凹凸不平，但总的构形可近似按半球面处理，其几何特征值有：孔深h、孔口直径φ、孔底曲率半径p。存在形式为几个或间断孔洞带组成，此类缺陷较常见。
片蚀是一种因井液腐蚀引起的损伤。在片蚀区，金属材质松软，有粗糙的“飞皮”附着，因此很难有一个准确的几何构形来描述。参照压力容器缺陷评定中“定框框”和“划圈圈”的经验，近似地将片蚀简化为一方形凹坑。其几何特征值有：片深h、片宽w、片长L，此类缺陷较少见。
（3）、轴向沟槽
轴向沟槽主要由抽油杆的磨擦引起。根据观察和分析，沟槽的断面轮廓线可以近似处理为U形或圆弧形，其几何特征值有：槽深h、槽宽w、槽底曲率半径p。此类缺陷的规律性较强，沟槽长度一般为抽油泵冲程的长度，此类缺陷较常见。
（4）、制造缺陷
在制造过程中产生气泡、夹杂、折叠等缺陷；还有类似波纹的油管缺陷等。
3、主要技术指标
（1）、被测油管直径范围：φ27/8″、φ31/2″；
（2）、横向裂纹分辨率（光滑表面）：0.3mm（深度）×5mm（长度）；
（3）、腐蚀坑及孔洞分辨率：φ1.2mm；
（4）、壁厚磨损分辨率：壁厚的5%；
（5）、油管两端检测盲区：≤60mm；
（6）、检测速度：1～60m/min；
（7）、传感器工作温度：－40℃～85℃，湿度：0～90%；
（8）、信号处理系统工作温度：－10℃～40℃，湿度：0～40%；
（9）、电源：AC：220V±10%，50Hz±5%；
（10）、仪器最大通径：Φ110mm。
三、油管现场检测情况及典型波形分析
通过对油管现场检测，可以清楚、直观地标明油管偏磨、腐蚀的位置及程度，避免了缺陷油管的漏网，为下一步采取科学的预防措施打下基础，这是室内检测所无法达到的，同时为油管的分类管理提供了依据。通过检测每口井只更换有缺陷油管，大大降低了合格油管被剔除的几率，不但保证下井油管的质量，而且避免更换过多油管造成浪费。安装在线检测仪后，每小时能检管40根左右，不影响作业施工。
从油井的检测资料看，检测油管总计5783根，严重缺陷油管343根，中度缺陷油管476根，轻度缺陷油管804根（Φ62mm油管壁厚在4.0－5.0mm，Φ75.9mm油管壁厚在4.7－5.7mm定为轻度缺陷油管），这些缺陷油管普遍处于生产管柱下部，泵上位置，极少处于中上部。
从检测的总体情况看，有33口井都有必须更换的油管，仅有1口井存在中度缺陷以下油管。现场解剖验证6口井，剖油管9根，检测所显示的油管缺陷情况和油管的实际缺陷情况相符，符合率达100%。下面将各井的检测情况及典型波形图介绍如下：
纯5-C15井：6月30日检测油管总数164根。检测出缺陷油管45根,占检测油管总数的27.4%。其中：轻度缺陷22根，占检测油管总数的13.4%；中度缺陷15根（管号：25、81、95、98、99、101、102、110、111、114、117、122、128、129、132），占检测油管总数的9.1%；严重缺陷8根（管号：100、103-109），占检测油管总数的4.9%。结论：该井内总的缺陷油管比例不算很大，缺陷以偏磨、腐蚀为主。建议:更换8根重度缺陷的油管；15根中度缺陷的油管降级使用。第108根缺陷管检测图形如下：
如上波形图所示，从波的幅值、长度及在各通道的显示情况可以判断：油管内壁存在严重腐蚀缺陷，最深坑深度在3.0mm左右。现场剖开后，在油管内壁有较严重的腐蚀缺陷。
三、几点认识
油管检测从今年下半年开始，已测34口井，测出报废油管343根，降级油管476根，其余油管下入井内从未出现问题，此项技术还可以对新进油管的制造缺陷如波纹管、夹杂、折叠、气泡等进行判别，避免不合格油管给采油厂带来损失。如进一步应用到对修复油管检测上，将会大大提高修复油管的质量，无形中使采油厂的利益得到更有效的保障。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。