碳纳米管强化玻璃钢油管及接箍螺纹强度分析

为了对碳纳米管强化玻璃钢油管及接箍螺纹强度进行分析,基于玻璃钢材料模型分析,建立了73.0 mm油管及接箍螺纹强度分析模型,分析了机紧过盈量、轴向载荷及内压对螺纹处应力、位移及接触压力的影响。分析结果表明:机紧过盈量0.08 mm产生的等效应力为11.4MPa,而200 k N的轴向载荷使得等效应力增大到135.6 MPa,21.0 MPa内压使得应力水平提高到266.9 MPa;200 k N轴向载荷作用使得螺纹啮合面产生明显相对滑动,有效啮合距离从1.3 mm降到1.1 mm,内压作用改善了啮合特征,使得有效啮合长度恢复到1.3 mm,轴向变形减小,但是油管的径向变形增大到0.9 mm。所得结论可为碳纳米管强化玻璃钢油管的现场应用提供参考。     

油井管接箍失效原因分析

基于失效油井管接箍宏观分析的初步判断,采用扫描电镜微观分析、金相组织分析等方法,对失效的油井管接箍展开了系统分析。但是从EDS分析结果来看,腐蚀产物成分中含有C元素和O元素,该腐蚀区域位于井下166~176m,此处为套管气,湿度较大,具备发生腐蚀的条件,电化学测试,测其腐蚀电位、腐蚀电流及腐蚀速率,二者电位差为13mV,低于可以激发电偶腐蚀的阀值50mV,说明失效接箍和油管发生电偶腐蚀的概率极低。但是对工况进行分析发现,电缆存在漏电现象。造成局部带电,可以增加电偶腐蚀的阈值,故更容易发生电偶腐蚀。     

抽油杆接箍失效分析

对现场使用失效的2种抽油杆强化接箍试样进行宏观形貌、微观形貌、化学成分、硬度及金相组织等分析。结果表明：一种接箍的失效是由于表面强化层厚度较薄引起的;另一种接箍失效原因是表面强化层硬度低、质地疏松且存在微裂纹,强化层与基体结合不紧密,基体组织为带状组织,组织存在缺陷。     

系统控制延长API圆螺纹油管的失效周期

据统计,油管失效86％发生在螺纹联接处,而螺纹联接失效表现在两个方面：密封失效和滑脱失效。造成密封和滑脱失效的原因较为复杂,最重要的因素是螺纹粘扣降低了螺纹联接的强度和密封性能。因此,系统控制,提高螺纹抗粘扣能力是改善螺纹联接性能,减少螺纹滑脱和密封失效的必由之路。在多年从事油套管研究、制造和现场服务的基础上,总结提出了“系统控制延长API圆螺纹油管的失效周期”,以此开展API圆螺纹加工、使用过程中的质量控制,有效延长圆螺纹油管的服役期。     

特殊螺纹油管接头现场端接箍胀大原因分析

针对某西部油田商检时发现的特殊螺纹油管接头现场端接箍胀大问题,进行调查研究、有限元分析、上扣验证试验和密封验证试验。结果表明:特殊螺纹油管接头工厂端上扣后,现场端接箍的螺纹中径胀大很小,但密封面直径胀大较大; 接头的壁厚越厚、上扣转矩越大、拐点转矩越低和台肩宽度越窄,密封面直径胀大就越明显。研究还发现接箍过大的胀大量会导致接头密封失效。为防止接箍胀大而影响密封性能,建议生产厂严格控制拐点转矩、适当延长转矩台肩宽度,并将这两项指标列入检验标准; 同时,建议油田制订验收标准时限定接箍密封面直径胀大量,并据此调整验收标准的公差范围。     

抽油杆接箍与油管的磨损

为探索杆式泵在斜井中使用时接箍与油管间的磨损规律。作者利用了一台能精确控制侧向载荷的试验装置,在实验室内对不同侧向力和行程条件下的变化情况进行了观察和分析     

塔里木油田特殊倒角接箍油管的应用分析

通过对塔里木油田油管使用情况进行调查研究,认为90°台肩接箍油管在起下作业过程中容易损坏封井器密封胶芯,在套管柱结构变化处、在水平井和大斜度井经常阻卡。笔者对现有18°特殊倒角接箍油管和20°特殊倒角接箍油管使用效果进行调查研究,认为采用这2种特殊倒角接箍油管均可以避免上述问题。对18°特殊倒角接箍油管和20°特殊倒角接箍油管在使用过程中的受力情况进行了分析计算,认为18°特殊倒角接箍台肩承载面比20°特殊倒角接箍承载面受力更合理。为了减少油管品种,并保证油管使用性能,应当采用18°特殊倒角接箍油管。对如何从现有的90°台肩接箍油管和20°特殊倒角接箍油管过渡到18°特殊倒角接箍油管提出了具体的建议。     

偏心油管接箍复合打捞筒的研制与应用

针对井下打捞作业过程中,打捞带接箍的管类落物时打捞工具难以引进、打捞后分解时易损伤油管及打捞工具、井下落物鱼顶型号不清、重复使用打捞工具等难题,研制了偏心油管接箍复合打捞筒。该打捞筒是在引鞋的作用下,能使鱼顶顺利进入打捞工具,在上部钻具的重力作用下,鱼顶冲开偏心支撑体上移,弹簧压缩,当上移到一定位置后,上部支撑体在弹簧的作用下下移,支撑在鱼顶接箍一侧,消除鱼顶向一侧倾斜的力,另一侧台阶卡住落鱼鱼顶,上提钻具,实现打捞。该工具可同时对φ63.5、76.2mm油管接箍实现打捞,在现场可快速分解,可重复使用打捞,不伤害油管及打捞工具。应用表明,这种偏心打捞筒使用范围较大,捞获成功率100%。     

φ88.90mm×6.45mm特殊螺纹接头接箍变形分析

对某井φ88.90mm×6.45mm特殊螺纹接头接箍变形原因进行了系统调查和失效分析。通过尺寸测量、力学性能试验和全尺寸实物试验,认为吊卡磨损引起接箍端面偏斜承载是导致事故的主要原因。该油管产品属于特殊产品,虽然也属于常用品种,但由于采用非API标准较小接箍设计,减小了接箍端面与吊卡的接触面积,不利于现场操作,是此次事故的次要原因。     

无接箍式双台肩油管接头结构设计与分析

为满足油田对特殊油管作业管柱的要求,通过有限元分析以及结构优化,设计出一种新型无接箍式双台肩油管特殊螺纹接头。新型无接箍式双台肩油管接头螺纹采用两级圆柱螺纹,齿顶、齿底平行于管体轴线,齿形为优化的偏梯形螺纹;密封结构采用两级密封,主密封为锥面对锥面的金属密封,次密封为斜面台阶密封;扭矩台阶采用两级直角台阶,抗压缩性能良好。有限元分析结果和实物试验验证表明,此接头抗粘扣性能良好,具有较优异的连接强度及抗内压性能,适合对接头外径有限制且对油管接头性能要求较高的油井使用。     

油套管螺纹接头密封面粘扣试验与分析

为了研究油套管螺纹接头不同密封结构参数与密封面粘扣的关系,以Φ346.08 mm×15.88 mm P110套管特殊螺纹接头为例,设计了不同的密封面参数,并进行实物上、卸扣试验,通过试验分析提出可以用摩擦功这一量化指标来表征密封面抗粘扣性能。研究表明,当摩擦功小于387 kJ时,粘扣风险较低;密封结构不匹配会导致密封面接触发生“犁削效果”,即使摩擦功很小也会发生粘扣,属于非正常摩擦磨损。     

管柱结构造成油井封层失效原因分析

油井生产中的封层失效问题普遍存在,通过对管柱结构对封层影响的分析,提出了蠕动效应、压差效应和液击效应观点.基于理论和生产实际经验,提出丢手、锚定、小直径封隔器等技术,将其广泛应用于生产中,将极大地促进原油生产工作.     

油气田开发过程中的流场诱导腐蚀

在油气田开发过程中，油管和采油系统流道截面突变、弯管等特殊部位（如从油管到四通、弯管、阀门、节流阀等部位）腐蚀较严重。对于油管来说，经常出现油管本体还是完好无损而油管接头被腐蚀穿孔的现象，分析认为，流场诱导腐蚀是其主要原因。分析了流场诱导腐蚀的机理及特点，借助现代计算流体力学，模拟API圆螺纹油管接头流道结构中的流场分布，发现API圆螺纹油管接箍中部“J”形区存在较明显的流场诱导腐蚀现象，并提出了减轻螺纹部位腐蚀的技术措施，包括加内止推台阶、在“J”形区添加工程塑料环、采用API偏梯形螺纹等。     

油套管特殊螺纹接头工厂端上扣对现场端接箍参数及性能的影响

针对油套管特殊螺纹接头工厂端上扣前后出现的现场端接箍参数发生变化这一现象,进行了全尺寸实物试验和有限元分析,并对现场端接箍参数发生显著变化的样管进行了气密封试验。有限元分析显示,工厂端上扣后,现场端接箍应力水平提高,并会发生一定的膨胀,表现为现场端接箍的密封面直径变化远大于螺纹直径变化,且距离现场端越近表现越明显,这与上扣试验测量数据相吻合。气密封试验结果显示,现场端接箍公差发生显著变化的样管仍然可以保证其在复合加载下的气密封性能;已经经过全尺寸实物评价试验的油套管特殊螺纹接头,在上卸扣试验中同样存在工厂端上扣对现场端密封参数造成影响,整个试验过程已经包含了一端上扣对另一端接箍密封参数带来的影响。研究表明,只要接箍在工厂端上扣前螺纹及密封参数公差在规定范围内,在油田现场应允许现场端接箍参数超出规定范围,此结论可为油田用户提供参考。     

110 ksi钢级连续油管刺漏失效分析

为了探寻连续油管刺漏失效的原因,以某油田110 ksi钢级Φ50.8 mm×5.2 mm连续油管刺漏样品为研究对象,进行了微观组织分析、化学成分分析、力学性能试验、金相检验和断口分析。结果显示,失效连续油管的化学成分、拉伸性能、硬度检验结果等均符合API SPEC 5ST的要求,夹杂物等级较低,金相组织为铁素体+珠光体+粒状贝氏,组织均匀,无异常。分析指出,刺漏失效是连续油管在使用过程中,机械损伤和疲劳循环载荷共同作用的结果;油田现场应加强作业过程的管理和监控,避免因操作不当造成连续油管损伤,是防止连续油管失效,提高连续油管使用寿命的关键。     

油管多项失效典型案例分析

为了找出某气井油管失效的原因,对油管在压裂施工作业过程中出现异常,打捞作业过程中发现油管脱扣,在后续打捞过程中又出现管体颈缩断裂、管体拉长塑性变形及管体破裂的失效油管进行了检测分析,并通过实物性能检测和失效模拟再现试验对油管实物性能和工程设计文件进行了验证。结果表明,工程设计文件选材合理,油管材质符合相关标准要求,油管作业过程中失效的主要原因为施工操作不当或油管承受异常载荷所致。     

油 套管粘扣和泄漏失效分析综述

对我国油田油、套管粘扣和泄漏事故进行了大量调查研究和失效分析,给出了油、套管粘扣和泄漏的定义。分析了由于机械加工、表面处理和螺纹脂质量不合格以及使用或装配不当等导致油、套管粘扣和泄漏的原因。从材料选择、螺纹接头质量控制、内外螺纹接头参数匹配、螺纹脂优选和现场使用操作等方面提出了防止粘扣和泄漏的措施。     

玻璃钢油管失效分析及对策

玻璃钢油管有效地解决了偏磨、腐蚀问题。由于玻璃钢材料性能的原因,使冲程损失增大,螺纹断裂失效增多。介绍了玻璃钢油管在胜利油田东辛采油厂的使用情况,分析了主要失效形式。提出了减小玻璃钢油管失效的措施：①悬挂尾管;②下端锚定;③采用适合的螺纹加工工艺和扣型,增加连接强度。实践证明,这些措施取得了明显的效果。     

TS-90连续油管断裂失效分析

为了分析某井气举作业用TS-90连续油管断裂失效原因,通过宏观分析、无损检测、几何尺寸测量、化学成分分析、力学性能测试、金相检测、扫描电镜（SEM）等手段,对该失效连续油管进行了试验研究。试验结果显示,该失效连续油管的管体壁厚、外径、化学成分、显微硬度、晶粒度均符合API SPEC 5ST—2010要求;油管表面整体布满台阶状横向裂纹,裂纹沿油管周向扩展;原始裂纹断口表面大量腐蚀产物覆盖,且从裂纹源区到裂纹尖端部位,始终存在少量导致应力腐蚀开裂的S元素;原始裂纹萌生于腐蚀坑底,裂纹尖端呈局部沿晶脆性断裂,且断口外表面附近呈解理形貌。综合分析结果表明,该连续油管断裂的根本原因是应力腐蚀开裂,其在井下作业时受腐蚀因素和应力载荷的共同作用,管体外表面萌生应力腐蚀裂纹,裂纹扩展并最终导致管体断裂失效。