應(yīng)艷華 郭靜(大慶油田第三采油廠地質(zhì)工藝隊(duì), 黑龍江 大慶 163000)

部分油井管線存在問題的研究

應(yīng)艷華 郭靜(大慶油田第三采油廠地質(zhì)工藝隊(duì), 黑龍江 大慶 163000)

油田開發(fā)工作中，油井管線掩埋存在問題有可能制約油井生產(chǎn)，如果問題普遍存在，甚至?xí)蠓秶绊懻．a(chǎn)油。此類問題卻往往沒有的得到足夠的重視，由于施工方面和材質(zhì)的問題，在回油摻水管線使用過程中會(huì)出現(xiàn)管線下沉現(xiàn)象，本文就部分油井管線下沉破壞問題進(jìn)行研究。

回油管線；下沉；原因分析；改進(jìn)措施

管線的好壞與采油工作順利進(jìn)行息息相關(guān)，管線的破壞會(huì)影響正常的采油工作。一般情況下生產(chǎn)摻水管線都埋在地下，對出現(xiàn)問題的管線在維修和維護(hù)過程中不僅會(huì)產(chǎn)生很高的費(fèi)用，還會(huì)影響正常的生產(chǎn)。在管線的設(shè)計(jì)施工工程中除了應(yīng)對管線的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，還要在鋪設(shè)掩埋施工中嚴(yán)格按規(guī)定操作，以便減少管線在后期使用過程中產(chǎn)生的大量問題。

1 聚驅(qū)油井管線下沉現(xiàn)象

X隊(duì)員工在巡井過程發(fā)現(xiàn)部分井口流程傾斜，且發(fā)生傾斜的井口流程都集中在2010年投產(chǎn)后的注聚新井。井口傾斜大多由于地下管線拉伸造成，傾斜幅度會(huì)根據(jù)受力不同而不同，斜度大的井由于盤根盒傾斜造成井口跑油跑水，嚴(yán)重的甚至使光桿滯后，影響正常生產(chǎn)。

2 管線下沉造成的影響

管線下沉?xí)构芫€發(fā)生拉伸，造成管線強(qiáng)度降低，與兩端接口處會(huì)產(chǎn)生縫隙容易發(fā)生滲漏，井口流程發(fā)生傾斜后，抽油機(jī)在運(yùn)行過程中，會(huì)發(fā)生光桿偏磨盤根，甚至造成光桿滯后或者斷桿。若強(qiáng)行扶正井口流程，極易發(fā)生接口處發(fā)生滲漏甚至造成脫扣。此外管線下沉易造成路面下陷或坍塌，構(gòu)成安全隱患。

3 管線下沉的原因

施工歷史：X隊(duì)20世紀(jì)70年代打基礎(chǔ)井網(wǎng)，管線埋放是在井口附近設(shè)置管線水泥固定樁防止管線熱脹冷縮移動(dòng)或者下沉，所以未出現(xiàn)管線下沉情況；90年代二次加密井，取消固定樁，但由于開發(fā)時(shí)一次性掩埋管線同樣未出現(xiàn)管線下沉情況；從2010年后三次加密井注聚投產(chǎn)，投產(chǎn)兩年后增設(shè)摻水管線，同樣取消固定樁，由于施工在冬季，因掩埋問題出現(xiàn)管線下沉。管線受覆土的深度和土質(zhì)及氣溫等因素影響，受力不均，除了長度變化還有自身形變。

圓管承受彎矩 M 時(shí)的受力狀況,在橫截面上沿管壁縱截面的切向上有拉應(yīng)力合力 N 和壓應(yīng)力合力 Q ，在與中性層相垂直的縱截面內(nèi),拉應(yīng)力合力和壓應(yīng)力合力沿垂直于圓管橫截面內(nèi)中性軸方向上的投影,產(chǎn)生徑向合力 P ，此力使圓管橫截面變扁,這就是Brazier截面扁化效應(yīng)，一般而言,圓管彎曲變形的曲率越大,拉應(yīng)力和壓應(yīng)力也越大,圓管的截面扁化也越嚴(yán)重。

經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，在為注聚井加裝摻水管線時(shí)正值冬季，填埋管線時(shí)使用凍結(jié)土塊填埋，凍土塊具有一定強(qiáng)度，土塊之間相互擠壓不會(huì)對管線造成很大壓力，而開春之后凍土融化，泥土形成一定粘度，且由于熱脹冷縮，在重力作用下形成對管線的壓力，持續(xù)作用一段時(shí)間后，管線會(huì)彎曲變形，由于管線較長從而出現(xiàn)管線下沉現(xiàn)象。

圓管的最大應(yīng)力：彎曲強(qiáng)度是在彎曲載荷作用下構(gòu)件抵抗失穩(wěn)和破壞的能力。在工程應(yīng)用中,由于圓管尺寸和材料力學(xué)性能等因素的不同,破壞失效的形式也不相同。但是圓管在彎曲載荷作用下最主要的破壞形式為達(dá)到屈服應(yīng)力σs或超過許用應(yīng)力[σ]。得

以純彎為例,彎曲過程中應(yīng)力僅為截面上的單向正應(yīng)力σ。由下圖可知,當(dāng)ymax= rgb時(shí),橫截面的最大正應(yīng)力為σmax。由(1)式可知σmax =M/Irgb ,可見圓管的I/rgb 越大,圓管承受彎矩能力越大。(見圖1)

通過分析得知管線受力主要是縱向壓力和橫向拉力或擠壓力，都對井口的推拉變形會(huì)有不同程度的影響。

圖1

4 施工如何避免管線下沉

(1)應(yīng)針對冬季低溫期間施工標(biāo)準(zhǔn)做適當(dāng)調(diào)整，冬季施工時(shí)提高管線地基夯實(shí)程度或者重新加裝固定樁。

(2)管溝開挖采用機(jī)械開挖但應(yīng)加大放坡系數(shù)以保證溝壁的邊坡土在經(jīng)過凍融后不發(fā)生塌方事故。管溝開挖完成，在管線安裝過程中，設(shè)專人應(yīng)隨時(shí)注意觀察管溝邊坡土在凍融后并經(jīng)地下水浸泡是否出現(xiàn)異常，有無裂縫等情況，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)立即停止施工，人員撤離，經(jīng)處理排除險(xiǎn)情后，方能繼續(xù)施工。

(3)砂礫石管道基礎(chǔ)施工時(shí)應(yīng)保證在無水狀態(tài)下(排除地下水)干作業(yè)，砂礫石原材料不得有凍結(jié)，不得含有冰塊和雪，震搗應(yīng)到位密實(shí)，不得有漏震現(xiàn)象，密實(shí)度應(yīng)達(dá)到90%以上。砂礫石管道基礎(chǔ)施工完成后應(yīng)覆蓋草袋子或塑料布進(jìn)行防護(hù)，管線安裝及回填前砂石基礎(chǔ)注意不得受凍，以免影響工程質(zhì)量。

(4)管線鋪設(shè)安裝盡量避免冬季施工，冬季施工管線安裝前應(yīng)首先清除管段上和承、插口內(nèi)外的積雪、冰塊及附著物，對管段仔細(xì)進(jìn)行檢查，檢查合格后方可進(jìn)行吊(下)管并進(jìn)行安裝施工，管線安裝施工中應(yīng)注意膠圈安裝前要用熱水浸泡加溫，以增加其彈性。承插口涂刷潤滑劑(食用油或液臘)要均勻，潤滑劑(液臘)應(yīng)加溫≈30℃。管線安裝完成后應(yīng)立即做好砂礫石基礎(chǔ)的C2部分，并馬上回填以保證基礎(chǔ)不被凍結(jié)。

[1]宋玉泉，管志平，聶毓琴，管曉芳.圓管的彎曲剛度和強(qiáng)度分析[J].技術(shù)科學(xué)，2006,36(11):1263-1272.

[2]宋玉泉,索忠林,管志平,等.材料參數(shù)對拉伸失穩(wěn)力學(xué)影響的力學(xué)解析[J].金屬學(xué)報(bào),2006,42(4):337-340.