Page 88 - 2017物理第四期

丰振军, 等: 某井油管开裂泄漏失效分析

表 ２ 失效油管的力学性能试验结果
Tab敭２ Mechanical p ro p ert y testresultsofthefailuretubin g
试样
抗拉强度 Rm / MPa 屈服强度 R t０．６ / MPa 断后伸长率 A / ％
宽度 / mm 标距 / mm
拉伸试验结果
１９．１ ５０ ９３６ ８６４ １６
标准要求 ≥８６２ ７５８~９６５ ≥１１
温度 位置 冲击吸收能量实测值 / J 冲击吸收能量平均值 / J
冲击试验结果
０ ℃ 管体 ３３ , ３８ , ３５ ３５
温度 位置 硬度实测值 / HRC 硬度平均值 / HRC
硬度试验结果
室温 管体 ２８．４ , ２８．７ , ２８．４ ２８．５

为 ９．０ 级, 如图 ６ 所示.

图 ８ 裂纹源区断口 SEM 形貌
图 ６ 油管基体显微组织形貌 Fi g 敭８ SEM mor p holo gy offractureofthecracksourcere g ion
Fi g 敭６ Microstructuremor p holo gy ofmatrixofthetubin g 的.据文献 资 料 [ ４Ｇ６ ], 当 油 井 产 出 液 含 水 率 大 于
１．５ 扫描电镜断口分析 ７４．０２％ ( 质量分数) 时, 产出液换相, 由油包水型转
在失效油管裂纹源处取样对其沟槽中的犁沟以 换为水包油型, 油管表面失去原油的保护作用, 产出
及断口形貌进行扫描电镜( SEM ) 分析.油 管内壁 水直接接触抽油杆和油管, 腐蚀速率增大.由于油
犁沟形貌如图 ７ 所示; 断口形貌如图 ８ 所示, 可见裂 管偏磨和腐蚀的相互作用, 加剧了油管的磨损 [ ７ ] .
纹源及扩展区均呈韧窝形貌. 很多油田为了提高采油率, 采取了强注和强采等系
列措施, 致使产出液中水和其他腐蚀介质含量逐年
升高 [ ８Ｇ１０ ] , 这种偏磨现象普遍存在于直井、 斜直井、
定向井、 水平井等各类生产井中, 成为油管失效现象
中较为常见的一种.通常井斜角大于 ５° 的油井就
可以列入斜井的范围, 由于油井本身存在着不同的
全角变化率, 在采油过程中抽油杆接箍在油管柱内
上下往复运动, 难免会与油管内壁产生接触摩擦, 并
产生不同程度的偏磨; 且井眼全角变化率越大, 油管
图 ７ 犁沟 SEM 形貌
偏磨越严重.
Fi g 敭７ SEM mor p holo gy ofthe g roove
油管可承受的最大压力 P 可根据下式计算:
２ 分析与讨论 P ＝ ２tRm D ( １ )
/
式中: P 为压力, MPa ; t 为壁厚, mm ; Rm 为抗拉强
上述理化检验结果表明, 油管的化学成分、 力学
度, MPa ; D 为外径, mm .
性能均符合 APIS p ec５CT－２０１１ 中 PSL１ 水平的
由式( １ ) 及油管的实际抗拉强度( ９３６ MPa ) 经
技术要求.油管开裂性质为延性开裂.
计算可知, ７３ mm×５．５１ mm 油管可承受的最大
该油管内壁两处沟槽表面有明显的犁沟形貌, ϕ
压力为 １４０．３MPa ; 该油管偏磨沟槽中裂纹源处最
说明沟槽是由机械磨损所致.油管磨损沟槽可能是
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由于采油过程中油管与抽油杆之间产生偏 磨造成
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