浅谈油管自动化修复技术探索

浅谈油管自动化修复技术探索

石瑞 ,吴晖 ,赵海珍 ,张强 ,张延刚 ,孙洪强

(胜利采油厂机采装备服务部,山东东营257000)

摘要：油管修复业务是油田开发生产中的一项重要工作，它是降低生产成本的重要措施，担负着石油开发作业的后勤保障任务。油管的修复质量、效率则是决定油井的作业质量、检泵周期、作业费用等的关键因素。根据油管失效原因，可制定具体的油管修复工艺流程，通过初选、清洗、通径、探伤、螺纹修复、试压等工艺，可实现失效油管再利用，大大节约生产成本，提高作业质量。目前油田油管修复业务普遍存在设备老化、生产工艺落后、自动化水平低、安全环保压力大、用工量大的问题，建立自动化油管修复技术则可以很好地解决这些问题，实现油管修复工序自动化和全流水线信息集成化，提高油管修复效率和质量，节约人工成本，更好的服务油田开发生产。

关键词：油管失效原因 油管修复技术 自动化  

一、油管失效原因及分析

（一）现场作业施工对油管造成的损坏

1、油管丝扣损坏漏失

上一根公扣与下一根母扣同时损坏，丝扣损坏段从丝扣始端开始逐渐均匀推进，并且从始端向末端刮削前进，在损坏段表面覆有环状或长条丝状铁丝，损坏的丝扣段表面与油管本体表面平行，无坑孔变形

分析其原因主要是：

（1）由于修井时井架竖立不正，使游动滑车在自重静态下与井口中心线不在一条直线上，当油管悬吊起时，在自重作用下而偏离井口，上扣时便出现斜扣；        

（2）游动滑车虽与井口对正，但由于滑车摆幅较大，未等滑车静止便进行上扣，出现斜扣；         

（3）游动滑车下放过低甚至压在油管上端而出现斜扣；        

（4）油管弯曲在上扣时出现斜扣。        

2、油管在滑道滑行，滑道对油管造成损坏

（1）油管在滑道上滑行时，当滑行油管长度大于滑道长度时，滑行时对丝扣损坏很大。小滑车中心部位的胶皮由于长期使用已经损坏，不能有效的保护油管的丝扣部位。         

（2）由于油管在滑道上滑行，从而使滑道油管本体形成痕迹，随着滑行根数增加，沟痕越深。而且这样的沟痕通常表现为越靠近井口，沟痕越浅。

3、击打、碰撞、咬伤等使油管失效

（1）作业时由于击打、碰撞在油管表面留下内陷的坑痕，导致管径缩小，活塞通不过造成工序返工或勉强通过而加剧杆、管摩擦导致漏失。同时击打、碰撞使油管表面的防护层脱落，被腐蚀介质腐蚀，造成油管失效加速。         

（2）由于液压钳打滑，将油管表面保护层刮削掉，引起腐蚀加剧；频繁作业屡次在同一部位咬伤、刮削使管壁变薄，引起本体漏失甚至在负荷过大时从该处断裂，使油管不同程度地被咬伤。

（二）磨损致使油管失效

1、套管对油管的磨损

由于井斜、地层的蠕变，套管弯曲变形形成“拐点”，使油管产生弯曲，再加上油管随抽油杆运动而不断转动或伸缩，从而造成油管外壁与套管的严重磨损。

2、抽油杆对油管的磨损   

抽油杆在油管内不断往复运动，有时会造成严重的杆管偏磨。造成这种后果的主要原因首先是油管的弯曲；其次，油井泵挂越深，杆管偏磨越严重，泵挂深，抽油杆柱的负荷增大，抽油杆疲劳强度降低快，抽油杆柱在下行弯曲时与油管内壁接触面的应力增大，导致偏磨加剧；再次，油井生产过程中，冲次越快，对杆管偏磨也会造成较大影响。       

（三） 地层复杂环境和化学因素致使油管失效

1、油管腐蚀   

在油井开发生产过程中，由于地层液体中含有硫化氢、二氧化碳、水及各种微生物等腐蚀介质，导致绝大多数油管出现腐蚀现象。当井内存在大量产出水时，水会直接接触金属，腐蚀速度增加。

2、油管结垢

影响油管结垢的因素较多，包括二氧化碳、温度、压力、采出液流动状态等，油管结垢导致地下层产能下降、井筒垢卡、断脱频繁、检泵周期缩短和集数受堵，从而加大现场管理难度，使材料费、修井作业费、人工费等各项费用大幅度增加，造成经济损失。

（四）材质以及加工工艺不合格对油管的损坏

1、由于油管的材质或加工工艺不合格，使油管的强度、防腐、耐磨等性能降低或温度骤变时因伸缩系数不同而出现弯曲。

2、管丝扣扣型及锥度不合格，致使其母扣不能很好的配合，丝扣密封性差，造成油管漏失。

3、简单的修复油管，不仅丝扣不合格，而且未经任何强度处理便投入使用，经多次作业后，丝扣严重磨损，出现漏失甚至脱落。

二、油管自动化修复技术

胜利采油厂机采装备服务部油管修复南线自2021年改造以来，初步完善了油管自动化修复技术，实现生产能力、技术水平、生产效益、环保水平的同步提高。油管修复线工艺流程应至少包括分类挑拣、清洗、通径、探伤分级、螺纹检测、试压、分级入库。

（一）清洗自动上料技术

1、概述

设计专用装置，采用顶尖插入油管杆间隙来回移动，针对油管清洗机进行自动运送油管，有效实现油管的自动分离与排管。全部过程通过遥控器远程控制，可以实现油管自动分离上料，替代了传统的人工操作的方式，避免人员直接与油管接触，解决了人员安全和健康存在的隐患，改善人员的工作环境，极大的提高了工作效率，减少人员使用，降低了企业的用工成本。此装置结构设计简单，实用效率高。

2、工作流程

油管通过抓管机放于油管管架上，欠料检测开关无信号时，滑车运行，检测到有油管时，电动丝杆驱动分离板上移，分离板自动分离油管，滑车通过传动系统沿着导轨方向驱动油管前进，当滑车带动油管运行检测开关信号后，滑车停止。顺油管在管架倾斜段下行。滑车后退，继续执行相同动作，将下一组油管分离向前运行，直至料满检测开关动作。下行遇阻时，震荡机构工作震动油管，油管下行到位。全过程使用遥控器操作。

（二）油管自动清洗技术

1、概述

采用封闭加热螺旋推进式油管自动清洗装置，对旧油管进行内外壁清洗。运行空间大；液下存管多；浸泡时间长；清洗效果好等独特优点。采用水平推动油管的方式，减少前进卡管的现象。油管由独立管架支撑，螺旋推动机构只起推进作用，因此使用寿命长。同时由于油管内外冲洗在加热盘管的一侧，且设计增大了盘管与罐底的沉泥空间，因此极大延长了停机清罐的周期，有效节约能源；清洗过程全部由PLC检测与控制，自动化程度高、清洗速度快。

2、工作流程

包括智能控制柜、进料传输线、螺旋推进机构、内壁冲洗机构、出料传输线、外壁冲洗机构、内冲泵、外冲泵、污水处理系统、加热系统等。其工作原理是加热箱罐体下面设有U型燃烧烟道，燃烧烟道的两端伸出罐外，一端安装有直燃器和正压风机。在加热箱体内有一个螺旋推进机构，在螺旋推进机构的导向位置设有多个螺旋槽存放油管，其全部浸泡在热水中。

（四）油管自动探伤技术

1、概述

采用无损漏磁探伤技术，实现检测的全自动化，采用计算机显示屏显示检测曲线，自动报警。并可与分级涂漆装置串联，识别油管A/B/C/D四个等级、不同颜色区分。采用固定探头(横向探头)、纵向探头两组探头，对套管进行无损检测.其中固定探头用来检测油管的横向伤等缺陷，纵向探头用来检测油管的纵向伤缺陷。可检测油管的内外表面腐蚀、裂纹、通孔、横向伤、折叠、夹杂等

2、工作流程

当被检测油管沿着其轴线快速穿过设备的磁化区时，受到轴向稳磁化场饱和磁化，对于管杆的正常部位，磁力线汇聚且达到饱和状态，管体内无磁力线向外表空间泄漏，对于管体内外壁的缺陷（包括裂纹、通孔、腐蚀坑、夹杂、折叠、麻点）部位，由于缺陷呈现高磁阻，管体内的磁力线受到高磁阻作用而从缺陷的界面上折射到外表空间形成漏磁场。在磁化区沿油管周向分布着一系列磁敏探头陈列，它们在油管表面进行扫查，当扫查到缺陷形成的漏磁场时，漏磁场的垂直分量转化成电信号，经过放大和消噪处理后送到计算机，进行分析和运算等处理，并发出指令驱动打标器，对缺陷工件打标。

三、建议

1、目前螺纹自动识别技术硬件、软件已经研发，但还在实验阶段，软件的算法还是依托人工识别的结果，需要收集大量螺纹信息，形成数据库，识别效果不理想，至今未投入使用，存在缺陷。建议对比数据库从螺纹标准入手，通过分析造成螺纹缺陷的原因，将螺纹缺陷的程度数据化，从更专业、更标准的角度分析螺纹缺陷，而不是以人工识别的结果作为对比依据。

2、自动涂油装置存在涂油不均匀、浪费油料的问题，建议调整涂油装置涂油频率、更换涂油刷。可以将机械式涂油装置改为喷雾式涂油装置，增加一个按压式吸液机构和可调式喷嘴，解决涂油不均匀，浪费油料的问题。

3、传输线噪声问题依然存在，建议整线统筹设计，调整管架高度和存管量，避免管桥架高度落差大，油管下落行程长、力量大，出现下落到另一管架噪声大的问题。

四、结论

1、油管在维护井下作业施工原材料成本中占有较大比重，它可修复利用率较高，如何提高油管的修复质量和效率，对于提高井下作业质量，降低井下作业施工成本具有非常重要的作用。

2、提高油管修复技术的自动化程度，可以提高油管的修复质量和效率，节约生产、人工成本，随着油田成本控制难度加大，针对旧油管的修复挖潜的潜力很大，提高各油管修复专业化单位的修复水平和能力也是节约外委成本的一项重要措施，值得深入研究。

3、内衬管等地面管线的修复需求日益增多，原有油管修复技术满足不了内衬管的修复，可以考虑在原有修复技术的基础上实现内衬管、普通油管等施工管的全面修复，壮大油管修复技术产业链。

参考文献：

李鹤林.石油管柱失效分析及预防【M】.北京：石油工业出版社.1999.

②油管修复生产线设备技术条件【Q/SH1020 0380—2020】.

③徐滨士.装备再制造工程的理论与技术【M】.北京：国防工业出版社，2007.

—1—