姚 斌

(遼河石油勘探局物資公司產(chǎn)品檢驗(yàn)中心 遼寧 盤(pán)錦 124012)

0 引 言

空心抽油桿是為了有效開(kāi)采“高凝、高粘、高含蠟”原油而生產(chǎn)的特種抽油桿，遼河油田是中國(guó)最大的稠油生產(chǎn)基地，稠油產(chǎn)量占總產(chǎn)油量的60%以上。每年有大量的空心抽油桿投入使用，因此，空心抽油桿的質(zhì)量安全問(wèn)題至關(guān)重要?？招某橛蜅U是通過(guò)兩端螺紋相連接，螺紋連接質(zhì)量對(duì)采油系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)起著重要的作用。

1 空心抽油桿用途及使用位置

空心抽油桿是注入熱水、蒸汽、熱油或化學(xué)劑的采油裝置，空心抽油桿因其特有的獨(dú)立通道，以連續(xù)或間斷方式通過(guò)空心桿內(nèi)腔向井內(nèi)注入上述溫度較高的介質(zhì)來(lái)提高井筒溫度、降低原油粘度、消除井筒結(jié)蠟，能有效地降低開(kāi)采難度，極大地豐富了注氣工藝?？招某橛蜅U在工況中所處位置如圖1所示。從圖1可見(jiàn)，空心抽油桿使用于抽油管柱7和10的位置。

1-懸接器；2-實(shí)心桿短節(jié)；3-注入懸接器；4-空心光桿；5-防噴盆；6-井口四通；7-空心桿；8-油管；9-結(jié)箍；10-空心桿；11-套管；12-單向摻入閥；13-實(shí)心桿；14-抽油泵；15-篩管；16-長(zhǎng)箍；17-摻入軟管；18-摻入立管；19-摻入立柱；20-截止閥圖1 空心抽油桿使用位置

2 螺紋型號(hào)及螺紋檢驗(yàn)

2.1 空心抽油桿螺紋型號(hào)

空心抽油桿螺紋型號(hào)與實(shí)心抽油桿的螺紋型號(hào)一致，均為10牙/in(1 in=25.4 mm),牙型符合ASME B 1.1—2003標(biāo)準(zhǔn)的要求。外螺紋牙型是UNR型，其牙底輪廓為圓??；內(nèi)螺紋牙型是UN型，平牙底，牙底寬度為螺距的0.25倍，牙底輪廓也可為圓弧。

2.2 螺紋檢驗(yàn)項(xiàng)目及方法

根據(jù)SY/T 5029—2013《抽油桿》和SY/T 5550—2012《空心抽油桿》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，空心抽油桿螺紋檢驗(yàn)方法見(jiàn)表1，實(shí)心抽油桿螺紋檢驗(yàn)方法見(jiàn)表2。

表1 空心抽油桿外螺紋檢驗(yàn)方法

表2 實(shí)心抽油桿外螺紋檢驗(yàn)方法

3 空心抽油桿螺紋尺寸檢驗(yàn)現(xiàn)狀

20世紀(jì)70年代末，我國(guó)主要油田的采油方法發(fā)生改變，大部分油井由自噴采油轉(zhuǎn)為機(jī)械采油，投入開(kāi)發(fā)的油藏類(lèi)型越來(lái)越復(fù)雜，國(guó)產(chǎn)抽油桿的品種、質(zhì)量和數(shù)量都不能滿足原油生產(chǎn)的需要，抽油桿斷裂和脫扣事故頻繁，嚴(yán)重影響了原油生產(chǎn)[1]。這種情況促使我國(guó)重點(diǎn)開(kāi)展抽油桿研制工作，雖然生產(chǎn)能力居世界前列，研制成果也處于國(guó)際先進(jìn)水平，但量規(guī)的加工工藝還很落后。國(guó)內(nèi)量規(guī)廠家制作量規(guī)螺紋時(shí)，以校對(duì)規(guī)為模，使用手動(dòng)研磨方式生產(chǎn)，按這種方式制作的量規(guī)螺紋中部的中徑小，兩端大，垂直度也無(wú)法保證，所以量規(guī)的質(zhì)量較差。

空心抽油桿作為實(shí)心抽油桿的一種特殊形式，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)沒(méi)有空心抽油桿的螺紋量規(guī)的生產(chǎn)和使用，SY/T 5550—2012版增加了規(guī)范性附錄B“空心抽油桿螺紋量規(guī)”的內(nèi)容。

我國(guó)兩家較大的量規(guī)生產(chǎn)廠家，哈爾濱量具刃具集團(tuán)有限責(zé)任公司和成都成量工具集團(tuán)有限公司，均未生產(chǎn)過(guò)空心抽油桿螺紋量規(guī)。

我國(guó)現(xiàn)有兩家美國(guó)石油協(xié)會(huì)(API)授權(quán)使用API Spec 11B-2010《抽油桿、光桿與襯套、接箍、加重桿、光桿卡子、密封盒和抽油三通規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)螺紋量規(guī)的機(jī)構(gòu)，分別是北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院和國(guó)家石油管材質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，這兩家檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)均未對(duì)空心抽油桿螺紋量規(guī)進(jìn)行過(guò)檢驗(yàn)，僅進(jìn)行了對(duì)實(shí)心抽油桿螺紋量規(guī)的檢驗(yàn)工作[2]。

統(tǒng)計(jì)以上信息表明，空心抽油桿螺紋尺寸檢驗(yàn)在我國(guó)處于未開(kāi)展的領(lǐng)域，也可認(rèn)為我國(guó)現(xiàn)在還沒(méi)有檢定合格的空心抽油桿螺紋量規(guī)[3]。

4 利用實(shí)心抽油桿量規(guī)檢驗(yàn)空心抽油桿螺紋尺寸

4.1 空心抽油桿和實(shí)心抽油桿螺紋參數(shù)對(duì)比

根據(jù)SY/T 5029—2013《抽油桿》和SY/T 5550-2012《空心抽油桿》標(biāo)準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)1空心抽油桿外螺紋參數(shù)與1抽油桿外螺紋參數(shù)一致，空心抽油桿螺紋參數(shù)見(jiàn)表3，實(shí)心抽油桿螺紋參數(shù)見(jiàn)表4。從表3和表4可見(jiàn)，螺紋大徑、中徑、小徑等參數(shù)完全一致，所以試驗(yàn)使用1抽油桿螺紋量規(guī)檢驗(yàn)1空心抽油桿外螺紋。

4.2 抽油桿螺紋量規(guī)參數(shù)對(duì)比

SY/T 5550—2012《空心抽油桿》標(biāo)準(zhǔn)里已經(jīng)規(guī)定了空心抽油桿螺紋量規(guī)的尺寸參數(shù)，即用螺紋環(huán)規(guī)通端檢驗(yàn)空心抽油桿產(chǎn)品外螺紋的中徑和小徑，使用螺紋環(huán)規(guī)止端來(lái)檢查空心抽油桿產(chǎn)品外螺紋單一中徑。根據(jù)SY/T 5029—2013《抽油桿》和SY/T 5550—2012《空心抽油桿》標(biāo)準(zhǔn)可知，螺紋量規(guī)共包含四個(gè)參數(shù)，見(jiàn)表5。通過(guò)對(duì)比表5中的螺紋量規(guī)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)環(huán)規(guī)小徑與環(huán)規(guī)長(zhǎng)度雖然有數(shù)值偏離，但由于差值較小，可忽略不計(jì)，沉孔直徑與沉孔深度的差值較大。

表3 空心抽油桿螺紋參數(shù)

表4 實(shí)心抽油桿螺紋參數(shù)

表5 P8量規(guī)尺寸 mm

4.3 替代檢驗(yàn)方法論證

圖2 實(shí)心抽油桿P8環(huán)規(guī)旋入空心抽油桿桿體

使用螺紋量規(guī)反面螺紋進(jìn)行旋合，如圖3所示，量規(guī)螺紋與桿頭外螺紋可以充分接觸，此方法可替代空心抽油桿量規(guī)檢驗(yàn)最大螺紋尺寸(尺寸上限)。

圖2和圖3的實(shí)心螺紋量規(guī)測(cè)量結(jié)果表明，實(shí)心螺紋量規(guī)端面與空心抽油桿螺紋的臺(tái)肩面之間存在明顯的間隙，根據(jù)SY/T 5550—2012《空心抽油桿》標(biāo)準(zhǔn)，該間隙尺寸為外螺紋端面至臺(tái)肩端面的長(zhǎng)度L3與外螺紋長(zhǎng)度L1的差值，如圖4所示。其中鐓鍛式空心抽油桿差值為23 mm,焊接式空心抽油桿差值為25 mm，見(jiàn)表6。為了填補(bǔ)實(shí)心螺紋量規(guī)端面與空心抽油桿螺紋的臺(tái)肩面之間的間隙，加工制作一個(gè)內(nèi)徑約為42 mm、長(zhǎng)度為25 mm或23 mm的鋼制工件，將該工件連接到空心抽油桿外螺紋上后，用實(shí)心螺紋量規(guī)測(cè)量該空心抽油桿的螺紋參數(shù)，如圖5所示。該替代檢驗(yàn)方法現(xiàn)已經(jīng)在油田現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了應(yīng)用，但準(zhǔn)確性需要進(jìn)一步試驗(yàn)和確定，檢驗(yàn)方法需要試驗(yàn)和完善。

圖3 實(shí)心抽油桿P8環(huán)規(guī)反面旋入空心抽油桿桿體

圖4 空心抽油桿外螺紋接頭

表6 1空心抽油桿螺紋參數(shù)

表6 1空心抽油桿螺紋參數(shù)

名稱外螺紋端面至臺(tái)肩端面的長(zhǎng)度L3/mm外螺紋長(zhǎng)度L1/mm鐓鍛式焊接式鐓鍛式焊接式參數(shù)55633238

圖5 使用工件后的實(shí)心抽油桿P8環(huán)規(guī)旋入空心抽油桿外螺紋

5 結(jié) 論