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作者：于愛云王玉鵬單位：中國(guó)石化勝利油田分公司技術(shù)檢測(cè)中心

由于起下油管不當(dāng)、作業(yè)事故等原因，會(huì)造成舊油管中有相當(dāng)部分的彎管。由于彎曲程度不同，要根據(jù)其情況進(jìn)行粗校與精校，使油管通過(guò)多次彈塑性彎曲實(shí)現(xiàn)校直。校直后的油管殘余應(yīng)力低，直線度應(yīng)符合油管相關(guān)技術(shù)要求。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，工作中僅靠人眼觀看來(lái)判斷油管的直線度與通過(guò)性，可靠性比較差。

管體無(wú)損探傷對(duì)于舊油管修復(fù)來(lái)說(shuō)，無(wú)損探傷是修復(fù)工藝中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，也是對(duì)修復(fù)油管剩余壽命最高效的判斷手段。目前，對(duì)于管狀材料最行之有效的高速缺陷探傷方法是漏磁和渦流探傷方法。但由于此類修復(fù)產(chǎn)品探傷設(shè)備的用量較少，相關(guān)研究工作稍顯滯后。目前這兩種探傷方法還屬于比對(duì)法探傷，即通過(guò)探傷缺陷與標(biāo)準(zhǔn)缺陷當(dāng)量的比較進(jìn)行類型和大小判斷，屬于半定量的探傷方式，目前的通用做法是當(dāng)缺陷信號(hào)幅值超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)缺陷幅值時(shí)，即認(rèn)為該缺陷超標(biāo)。通過(guò)對(duì)目前管體無(wú)損探傷工作的調(diào)研發(fā)現(xiàn)：（1）部分修復(fù)單位對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)缺陷管的作用認(rèn)識(shí)不夠，沒(méi)有做到對(duì)探傷設(shè)備的定期校準(zhǔn)，僅有部分修復(fù)單位配備了設(shè)備靈敏度校用標(biāo)準(zhǔn)管，但無(wú)法保障定期校準(zhǔn)設(shè)備的檢測(cè)靈敏度，設(shè)備的準(zhǔn)確率得不到有效保障。（2）不能精確掌握探傷設(shè)備的檢測(cè)原理，對(duì)于探傷缺陷類型和大小不能做出準(zhǔn)確分析。由于油管的腐蝕產(chǎn)生的凹坑麻點(diǎn)、摩擦產(chǎn)生的拉傷、承載所產(chǎn)生的裂紋等形成的缺陷都使油管內(nèi)外表面質(zhì)量變差，影響承載能力，甚至發(fā)生斷裂。由于其缺陷的復(fù)雜性、隨機(jī)性，定量分析還存在一定的難度，尤其是對(duì)于縱向缺陷（一般來(lái)說(shuō)是偏磨缺陷）的定量檢測(cè)。目前比較有效的做法是通過(guò)超聲波測(cè)厚儀進(jìn)行缺陷尺寸驗(yàn)證。因此，目前的探傷設(shè)備未發(fā)揮應(yīng)有的作用，對(duì)于缺陷的定量分析，還有待于提高。（3）部分操作人員屬無(wú)證上崗（無(wú)損探傷屬于特種作業(yè)，需要持有一定級(jí)別的技能證書，才可以上崗工作），操作技能停留在會(huì)使用上。部分修復(fù)單位的管理和操作人員對(duì)探傷的作用認(rèn)識(shí)不夠深刻，仍然持懷疑態(tài)度，將質(zhì)量控制完全寄希望于靜水壓試驗(yàn)。（4）現(xiàn)有探傷設(shè)備均采用接觸式探頭，對(duì)于表面潔凈的油管，應(yīng)用效果較好。如果油管表面粘有油污，則會(huì)影響檢測(cè)效果。而且對(duì)于油管兩端變徑區(qū)的探傷至今仍沒(méi)有很好的解決。

油管分級(jí)《Q／SH0180－2008修復(fù)油管質(zhì)量要求》和《Q／SH10200088－2008油管修復(fù)與檢測(cè)技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于1、2級(jí)管作出了使用規(guī)定：1級(jí)管可以作為與新油管相同水平使用；2級(jí)管為降級(jí)管，只可以用于淺井，且承受介質(zhì)壓力低于15MPa。調(diào)研發(fā)現(xiàn)目前大部分修復(fù)單位對(duì)于修復(fù)管質(zhì)量分級(jí)都未按照標(biāo)準(zhǔn)的要求執(zhí)行，而是制定自己的分級(jí)規(guī)定，以壁厚減薄量的25％以內(nèi)做為試壓管，即相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)的1級(jí)管，不做出使用條件的限制，油井必然存在安全隱患。減薄量為25％～35％的作為沖砂管，超過(guò)35％作為地面流程管，存在嚴(yán)重缺陷的報(bào)廢，由于目前無(wú)損探傷不具有定量檢測(cè)的水平，將壁厚區(qū)間分的過(guò)細(xì)，不具有實(shí)際意義。

螺紋加工油管螺紋是保障油管使用性能的關(guān)鍵要素，是管柱中比較薄弱的環(huán)節(jié)，因此在修復(fù)工藝中是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)：（1）部分修復(fù)單位沒(méi)有螺紋單項(xiàng)儀，無(wú)可靠的手段進(jìn)行螺紋參數(shù)測(cè)量和控制，僅能通過(guò)螺紋量規(guī)進(jìn)行綜合參數(shù)測(cè)量，而螺紋規(guī)又不能做到定期檢定，嚴(yán)重影響了螺紋加工質(zhì)量水平。（2）2008年，針對(duì)修復(fù)油管產(chǎn)品了Q／SH0180－2008《修復(fù)油管質(zhì)量要求》、Q／SH10200088－2008《油管修復(fù)與檢測(cè)技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)，上述標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定修復(fù)產(chǎn)品螺紋參數(shù)必須符合相應(yīng)新產(chǎn)品的要求，存在輕微缺陷允許修磨，但修磨后綜合參數(shù)必須符合標(biāo)準(zhǔn)要求。在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，部分修復(fù)單位修復(fù)油管的螺紋質(zhì)量不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，存在粘扣、密封失效和連接強(qiáng)度降低的隱患。油管外螺紋存在嚴(yán)重磨損，嚴(yán)重的“手緊緊密距”超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值的3倍以上，很可能造成有效連接螺紋長(zhǎng)度不足而影響密封性能和連接強(qiáng)度，導(dǎo)致油管漏失和脫扣。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，超過(guò)半數(shù)的修復(fù)單位所加工的螺紋錐度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，而且錐度均為下偏差，當(dāng)與接箍連接時(shí)，存在螺紋局部干涉嚴(yán)重而導(dǎo)致粘扣的隱患。

更換接箍在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，接箍端選配隨意性大。修復(fù)油管更換的接箍為供應(yīng)部門統(tǒng)一采購(gòu)，內(nèi)外螺紋參數(shù)匹配不佳導(dǎo)致粘扣從而存在降低使用性能的隱患。螺紋緊密距、錐度和螺距與粘扣的關(guān)系較大，由檢測(cè)資料可知，修復(fù)單位新加工螺紋的“錐度”參數(shù)波動(dòng)較大，而接箍的供應(yīng)又存在隨機(jī)性，不同廠家生產(chǎn)的螺紋參數(shù)也存在較大波動(dòng)，尤其是“錐度”參數(shù)，檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的極限配合是外螺紋的60．0mm／m對(duì)內(nèi)螺紋的66．0mm／m，即螺紋錐度匹配嚴(yán)重不合理，將存在極大的粘扣隱患。修復(fù)單位上接箍均使用液壓擰扣機(jī)，而目前的液壓擰扣機(jī)大部分無(wú)扭矩精確控制和顯示，需要通過(guò)馬達(dá)液壓值和扭矩?fù)Q算表進(jìn)行換算。實(shí)際操作時(shí)，操作人員完全憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行快慢擋轉(zhuǎn)換，以接箍相對(duì)于外螺紋的位置（無(wú)余扣）作為上扣扭矩的判斷依據(jù)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)操作時(shí)普遍上扣速度快較快，超過(guò)25r／min的標(biāo)準(zhǔn)要求，由于螺紋配合存在偏差，此種上扣方式極有可能因?yàn)榕ぞ剡^(guò)大而粘扣，或因扭矩過(guò)小而造成螺紋密封和連接失效。針對(duì)上扣扭矩控制，建議為擰扣機(jī)配置扭矩控制記錄儀，實(shí)現(xiàn)上扣扭矩的精確控制。

靜水壓試驗(yàn)靜水壓試驗(yàn)也是油管修復(fù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，是對(duì)無(wú)損探傷檢測(cè)的補(bǔ)充試驗(yàn)，也是對(duì)油管承壓性能的綜合驗(yàn)證。調(diào)研發(fā)現(xiàn)大部分修復(fù)單位的修復(fù)油管靜水壓試驗(yàn)都不滿足標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際安全生產(chǎn)的要求，存在斷、裂隱患。目前大部分修復(fù)單位所用水壓試驗(yàn)機(jī)的額定載荷為40MPa，設(shè)備本身已不能滿足試驗(yàn)要求。更嚴(yán)重的問(wèn)題是所有的修復(fù)單位并沒(méi)有對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和掌握，仍然執(zhí)行作廢的標(biāo)準(zhǔn)，按照20～25MPa（保持時(shí)間設(shè)定為5s或10s）的試驗(yàn)壓力進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)。靜水壓試驗(yàn)屬于短期承壓能力的考核，油管在井下承受著拉伸、內(nèi)壓、彎扭、甚至交變載荷等復(fù)雜應(yīng)力，修復(fù)油管不可避免地存在各種缺陷（腐蝕、磨損、液壓鉗咬痕、磕碰損傷等），目前的無(wú)損探傷又是半定量檢測(cè)，在20～25MPa的試驗(yàn)壓力下進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)，時(shí)常有管體爆裂情況發(fā)生。靜水壓試驗(yàn)對(duì)于修復(fù)油管特別重要，是防范油水井作業(yè)失效和重復(fù)作業(yè)的必要手段。

檢驗(yàn)油管修復(fù)工藝必須嚴(yán)把檢驗(yàn)關(guān)，一般設(shè)置3個(gè)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)。第一是清洗前的挑選檢驗(yàn)，將明顯存在不可修復(fù)缺陷的管直接報(bào)廢；第二是清洗后的外觀檢驗(yàn)，將管兩端存在可見缺陷的選出報(bào)廢或轉(zhuǎn)入切頭、車螺紋工序；第三是成品出廠（含外觀、螺紋綜合參數(shù)、通徑等）檢驗(yàn)，將檢驗(yàn)合格的管子，按照各采油廠的管理規(guī)定分門別類地排放于相應(yīng)的排架，不合格的管子返回到修復(fù)流程重新修復(fù)或報(bào)廢。

熱軋修復(fù)工藝的探討

在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，目前對(duì)于油管修復(fù)，出現(xiàn)了新的修復(fù)工藝———熱軋修復(fù)工藝。該工藝是通過(guò)熱軋的方式對(duì)缺陷進(jìn)行熱修復(fù)，依據(jù)金屬的高溫流動(dòng)性，將完好基體向缺陷處補(bǔ)充，在損失部分壁厚（內(nèi)徑變大）的基礎(chǔ)上，將缺陷修補(bǔ)完好，該工藝大大提高了舊產(chǎn)品可修復(fù)比例。經(jīng)抽樣檢測(cè)，該工藝修復(fù)的油管材質(zhì)性能、基體金相組織、壁厚均勻性以及靜水壓試驗(yàn)（35MPa）符合標(biāo)準(zhǔn)要求，能夠滿足油田的需要。但是，調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，此類修復(fù)工藝尚不夠成熟，前期處理（除銹）工序還不夠完善，存在缺陷處管體在軋制后出現(xiàn)重皮、未熔合、夾渣等隱患，可能導(dǎo)致修復(fù)失敗。因此，認(rèn)為該工藝的施行需進(jìn)行大量的研究工作，特別是避免缺陷的偽焊合，需要嚴(yán)格控制前處理和熱軋后的無(wú)損檢測(cè)和靜水壓試驗(yàn)，才可以保證修復(fù)的可靠性，熱軋修復(fù)產(chǎn)品的應(yīng)用效果還需要通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐的檢驗(yàn)。據(jù)了解，熱軋修復(fù)的成本約為新油管的30％，若該技術(shù)能夠成熟應(yīng)用，將為油田帶來(lái)不可估量的經(jīng)濟(jì)效益。

建議

1清洗根據(jù)調(diào)研分析，3種清洗工藝盡管都存在一些問(wèn)題，但如果操作合理，都能取得滿意的清洗效果。從能耗和環(huán)保兩方面考慮，建議油管清洗系統(tǒng)以高壓水射流清洗裝置為主，并在該裝置上加載中頻加熱裝置，以提高清洗效果。其主要優(yōu)點(diǎn)有：清洗效果比較好，自動(dòng)化程度比較高，運(yùn)行成本低。對(duì)于黏度較高的油或者是含蠟原油清洗效果較好。不受環(huán)境溫度的影響，一年四季均可獲得滿意的清理效果。

2校直、通過(guò)性能由于管內(nèi)結(jié)垢等原因，影響油管通過(guò)性能，因此可用通徑方式來(lái)檢驗(yàn)油管圓柱度和油管直線度，其可用來(lái)清理油管內(nèi)壁的結(jié)垢物，如果與高壓水射流相結(jié)合，可以根據(jù)油管內(nèi)壁的清潔程度來(lái)調(diào)節(jié)高壓泵的壓力，以提高工作效率。

3管體無(wú)損探傷按照《Q／SH0180－2008修復(fù)油管質(zhì)量要求》和《Q／SH10200088－2008油管修復(fù)與檢測(cè)技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)油管做出分級(jí)。對(duì)修復(fù)單位配備校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)管，對(duì)探傷設(shè)備進(jìn)行定期校準(zhǔn)。操作工人應(yīng)掌握探傷設(shè)備的檢測(cè)原理，并能夠?qū)μ絺毕蓊愋秃痛笮∽龀鰷?zhǔn)確解釋分析。改進(jìn)探傷設(shè)備，能夠?qū)Ρ砻嬲秤杏臀鄣挠凸苓M(jìn)行有效檢測(cè)，消除探傷盲區(qū)。據(jù)調(diào)研，修復(fù)油管的主要失效形式是管體裂、斷、螺紋脫扣、漏失等，開裂主要發(fā)生在管體偏磨和腐蝕區(qū)域，斷、脫扣、漏失發(fā)生在螺紋部位（由于磨損、腐蝕造成壁厚減薄螺紋連接強(qiáng)度降低）。各類缺陷對(duì)材料失效的作用，或者說(shuō)是破壞力各不相同。材料的失效與缺陷（裂紋）的門坎尺寸和臨界尺寸有關(guān)，當(dāng)缺陷小于門坎尺寸時(shí)，缺陷不擴(kuò)展；當(dāng)缺陷超過(guò)臨界尺寸時(shí)將發(fā)生迅速擴(kuò)展，直至失效。因此對(duì)于材料的剩余壽命的預(yù)測(cè)可以依據(jù)缺陷的定量分析。無(wú)損探傷是缺陷檢測(cè)的有效手段，而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了缺陷的門坎尺寸。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)新油管的探傷靈敏度作出了明確規(guī)定（12．5％壁厚的刻槽、2mm的孔），當(dāng)探傷信號(hào)超過(guò)報(bào)警限時(shí)即認(rèn)為缺陷超標(biāo)，管子拒收。而對(duì)舊油管的探傷存在更多、更復(fù)雜的缺陷，對(duì)探傷設(shè)備和缺陷的報(bào)警限提出更高、更復(fù)雜的要求，既要保證管子具有足夠的安全系數(shù)，又要提高可修復(fù)率，這就提出了缺陷定量分析的概念。據(jù)調(diào)研，目前修復(fù)單位所有的探傷設(shè)備均不具備定量分析能力。造成的結(jié)果是，可能將超標(biāo)缺陷顯示為合格，而造成漏判，尤其是對(duì)于內(nèi)壁的偏磨缺陷。可見避免舊油管失效或者舊油管修復(fù)的重點(diǎn)是對(duì)缺欠的檢測(cè)判斷和修復(fù)，在界定剩余壁厚的情況下，還應(yīng)提供使用工況說(shuō)明，例如何種壁厚級(jí)別可作為生產(chǎn)管柱、作業(yè)管柱或是尾管、沖砂管等。上述界定工作的前提是有能力對(duì)舊油管的缺陷類型和大小作出科學(xué)準(zhǔn)確的檢測(cè)。因此，修復(fù)油管級(jí)別區(qū)分應(yīng)將使用年限的區(qū)分、表面缺陷的檢測(cè)和缺陷的有效修復(fù)結(jié)合起來(lái)。

4螺紋加工對(duì)修復(fù)單位配備螺紋單項(xiàng)儀，對(duì)螺紋進(jìn)行綜合參數(shù)測(cè)量。要做到定期檢定螺紋規(guī)，保證螺紋加工質(zhì)量水平?？刂坪寐菁y的“錐度”，與接箍端達(dá)到最佳配合。配備有扭矩精確控制和顯示的液壓擰扣機(jī)，防止上扣速度過(guò)快或扭矩過(guò)大導(dǎo)致粘扣。

5靜水壓試驗(yàn)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，提高試驗(yàn)壓力，保障油管具備足夠的安全承壓域度，將修復(fù)油管事故隱患降低至最低限度。目前，油管試壓設(shè)備多采用單管試壓形式，其勞動(dòng)強(qiáng)度較大，工作效率較低。建議以后推行多管試壓技術(shù)，可以根據(jù)需要多根油管為一組，進(jìn)入試壓系統(tǒng)試壓，由公共端統(tǒng)一供水，進(jìn)行試壓。多管試壓設(shè)備是半自動(dòng)化設(shè)備，可使油管試壓工作勞動(dòng)強(qiáng)度降低，改善勞動(dòng)環(huán)境，提高試壓效率。建議油管試壓采用非螺紋連接方式，避免在試壓過(guò)程中損壞油管螺紋。

結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)油井管使用條件，目前舊油管修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是無(wú)損探傷、靜水壓試驗(yàn)和螺紋質(zhì)量控制，通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，修復(fù)單位對(duì)上述關(guān)鍵環(huán)節(jié)的認(rèn)識(shí)程度和工藝控制及質(zhì)量水平均需提高。對(duì)于探傷缺陷的定量分析，應(yīng)作為目前的關(guān)鍵問(wèn)題加以解決。實(shí)現(xiàn)定量分析，需要進(jìn)行大量的基礎(chǔ)研究。首先要建立各類尺寸人工標(biāo)準(zhǔn)缺陷的探傷波形數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)有限元分析（ANSYS軟件）建立缺陷計(jì)算模型，通過(guò)計(jì)算得到模擬缺陷形狀或大小，然后收集大量的實(shí)物缺陷，并將模擬缺陷與實(shí)物缺陷顯示波形進(jìn)行擬合，通過(guò)不斷地調(diào)整計(jì)算模型，得到各類實(shí)際缺陷的擬合波形，實(shí)現(xiàn)缺陷的定量分析。