李昱坤 衛(wèi) 棟 楊力能 武 剛 白 強(qiáng)

中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院 （陜西 西安 710065）

1 油管和套管失效基本情況

油管、套管是采油采氣的唯一通道，是保證油氣田正常生產(chǎn)開發(fā)的重要產(chǎn)品物資。根據(jù)國(guó)內(nèi)幾大石油公司的需求分析，“十二”五期間，我國(guó)油井管年需求量約為320×104t[1]。用量的不斷增加，在使用的過程中也出現(xiàn)了一些問題。近幾年中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院（以下簡(jiǎn)稱管研院）接收各油田的油管、套管失效分析項(xiàng)目34項(xiàng)，其中油管18項(xiàng)，套管16項(xiàng)，具體情況見表1。

表1 近幾年油管套管失效分析情況表

2 油管和套管失效綜合分析

2.1 油管失效情況

從油管失效情況看，在引起產(chǎn)品失效的原因[2-4]中，粘扣占44.4%,腐蝕占16.7%,管體破裂占16.7%，接箍開裂占11.1%，脫扣占11.1%。由此可以看出近幾年油管失效累計(jì)頻率在0～80%范圍的主要因素是:粘扣、腐蝕和管體破裂3方面原因（圖1）。

2.2 套管失效情況

從套管失效情況看，在引起產(chǎn)品失效的原因[2-4]中，脫扣占50%，管體破裂占18.8%，接箍開裂占12.8%,腐蝕占12.5%，粘扣占6.2%。由此可以看出近幾年套管失效累計(jì)頻率在0～80%范圍的主要因素是:脫扣、管體破裂和接箍開裂3方面原因（圖2）。

2.3 綜合分析

對(duì)油管和套管的類型（API與非API）及失效部位統(tǒng)計(jì)見表2。可以看出螺紋部分失效占64.7%，管體失效占35.3%；API管材失效占82.4%，非API管材失效占17.6%。

表2 油管和套管失效部位統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)所有失效原因統(tǒng)計(jì)可以看出，在引起產(chǎn)品失效的原因中，產(chǎn)品自身質(zhì)量缺陷引起的占47.1%；質(zhì)量和操作因素兼有的占17.6%，腐蝕因素造成的占14.7%，現(xiàn)場(chǎng)操作原因占11.8%，其他占8.8%。由此可以看出近幾年油套管失效累計(jì)頻率在0～80%范圍的主要因素是:產(chǎn)品質(zhì)量、質(zhì)量+操作和腐蝕3方面原因，特別是產(chǎn)品質(zhì)量所占的比例較大，需要生產(chǎn)廠加大對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量控制（圖3）。

引起油管和套管失效的原因往往不是單一的，而是幾方面因素綜合作用的結(jié)果，如產(chǎn)品的使用工況和環(huán)境，產(chǎn)品質(zhì)量，使用者的操作等。通過對(duì)油管和套管失效情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可以看出，存在以下幾個(gè)方面的問題:

（1）油管和套管的失效數(shù)量雖然少，但是影響很大、給油田客戶方造成的危害很大。

（2）螺紋連接部位依然是整體管柱的薄弱環(huán)節(jié)，其中油管的失效主要表現(xiàn)為粘扣，套管的失效以脫扣為主。

（3）由產(chǎn)品的質(zhì)量引起的失效事故依然是主要因素之一，一些油管和套管的失效事故是產(chǎn)品本身存在的設(shè)計(jì)、制造的質(zhì)量缺陷導(dǎo)致。

（4）API油套管產(chǎn)品盡管成熟，但各廠產(chǎn)品質(zhì)量管理參差不齊，失效比例也是最大的。

（5）服役環(huán)境苛刻對(duì)油管和套管產(chǎn)品的使用提出了更高要求，促使生產(chǎn)廠要開發(fā)特殊產(chǎn)品和嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。

（6）現(xiàn)場(chǎng)操作也是失效的誘因，在使用中操作者應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范要求操作，降低此類失效比例。

3 油管和套管產(chǎn)品質(zhì)量控制建議

通過失效分析統(tǒng)計(jì)，目的是在以后的生產(chǎn)、使用環(huán)節(jié)提高產(chǎn)品質(zhì)量，避免同類失效事故的發(fā)生。針對(duì)油管和套管使用過程中存在的問題，減少失效事故的發(fā)生，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量提出如下建議:

（1）做好系統(tǒng)性設(shè)計(jì)驗(yàn)證和選材工作。在進(jìn)行管柱設(shè)計(jì)的時(shí)候根據(jù)地況條件充分考慮管材性能，做好系統(tǒng)性設(shè)計(jì)驗(yàn)證和選材工作。推廣應(yīng)用適合苛刻服役環(huán)境條件下的非API油管和套管，如特殊材質(zhì)、特殊螺紋接頭油管和套管。針對(duì)不同區(qū)塊（區(qū)分油井和氣井）選用油、套管和相應(yīng)的附屬產(chǎn)品，制訂相應(yīng)的訂貨補(bǔ)充技術(shù)條件。

（2）修訂產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范或提高訂貨標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)失效的情況，促使出現(xiàn)問題的工廠及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)，加強(qiáng)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)；同時(shí)油田使用方也可及時(shí)調(diào)整訂貨技術(shù)的要求，來降低產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

（3）加強(qiáng)API產(chǎn)品的質(zhì)量控制和適用性評(píng)價(jià)。API成熟產(chǎn)品的大量失效案例說明，存在工廠質(zhì)量控制不嚴(yán)和用戶對(duì)產(chǎn)品互換性估計(jì)不足。應(yīng)及時(shí)安排駐廠監(jiān)督或增加產(chǎn)品抽檢范圍和力度來降低產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)對(duì)未使用過的廠家產(chǎn)品或第一次使用在某地區(qū)的產(chǎn)品增加做適用性評(píng)價(jià)試驗(yàn) （實(shí)物拉伸、上/卸扣試驗(yàn)等），減少由此產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）提高螺紋的加工質(zhì)量和上卸扣的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化。螺紋失效占64.7%可以看出螺紋的薄弱性，現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)存在黑皮扣過多、螺紋毛刺，螺紋裂紋、劃傷、斷扣等現(xiàn)象[4]，這些螺紋的原始缺欠/陷，都會(huì)為使用中埋下可能導(dǎo)致失效的質(zhì)量隱患，生產(chǎn)廠應(yīng)在生產(chǎn)中加強(qiáng)螺紋加工的質(zhì)量和在出廠加大前檢驗(yàn)比例。此外在上卸扣的過程中應(yīng)規(guī)范螺紋脂的涂抹及上扣扭矩的大小或位置。

（5）應(yīng)加強(qiáng)外協(xié)外購(gòu)產(chǎn)品質(zhì)量的控制。例如接箍失效案例的增多，根本原因是實(shí)際很多企業(yè)接箍大都是外購(gòu)或者外協(xié)。因此，應(yīng)該加強(qiáng)外購(gòu)、外協(xié)產(chǎn)品、外協(xié)試驗(yàn)等方面的質(zhì)量控制，如審查外協(xié)廠生產(chǎn)資質(zhì)、生產(chǎn)記錄、檢驗(yàn)記錄、試驗(yàn)設(shè)備等，并且在抽檢比例上，也應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大，從而保證使用產(chǎn)品的質(zhì)量。

（6）加強(qiáng)油田現(xiàn)場(chǎng)管理和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)工作。從近幾年油套管失效分析可以看出，除了產(chǎn)品自身質(zhì)量而引起的事故外，也存在油田現(xiàn)場(chǎng)操作過程中配套使用的工具不當(dāng)或者操作不規(guī)范引起。油套管用戶應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行API RP 5C1標(biāo)準(zhǔn)正確維護(hù)和使用油管和套管，如油田現(xiàn)場(chǎng)油、套管的管理和擺放需要規(guī)范，螺紋應(yīng)該經(jīng)常佩戴好螺紋保護(hù)器。認(rèn)真抓好油管和套管的定期庫(kù)存抽檢及使用前的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作，防止有超標(biāo)缺陷的油管和套管下井，減少失效事故的發(fā)生。生產(chǎn)工廠應(yīng)增強(qiáng)產(chǎn)品的油田現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)指導(dǎo)工作,使用方對(duì)重點(diǎn)區(qū)塊、重點(diǎn)井應(yīng)聘請(qǐng)第三方的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)公司（如檢測(cè)、下井服務(wù)等）進(jìn)行技術(shù)服務(wù)工作。

4 小 結(jié)

對(duì)失效油、套管的分析是為了降低該類產(chǎn)品以后發(fā)生問題的機(jī)率，有助于提高管理水平和提升產(chǎn)品質(zhì)量。

（1）通過對(duì)管研院所做失效分析看，產(chǎn)品質(zhì)量的進(jìn)一步提高依然任重而道遠(yuǎn)，需要生產(chǎn)廠和相關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)找出薄弱環(huán)節(jié)，堅(jiān)持不懈的緊抓不放。

（2）繼續(xù)做好油管和套管失效分析及數(shù)據(jù)檔案庫(kù)管理等工作，找到引起油管和套管失效的根本原因，采取科學(xué)有效的解決措施，避免同類失效事故的發(fā)生。

（3）從近幾年失效案例提出的幾點(diǎn)質(zhì)量控制建議，為各方加強(qiáng)管理和提升產(chǎn)品質(zhì)量水平提供有用措施。

[1] 李鶴林，田偉.面向“十二五”的油井管[J].鋼管，2012,41(1):1-6.

[2]蘇秦.質(zhì)量管理與可靠性[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[3]李鶴林.石油管工程[M].北京:石油工業(yè)出版社，1999.

[4]SY/T 6645-2000石油管材常見缺陷術(shù)語[S].