空心抽油桿螺紋檢驗方法研究

姚 斌

(遼河石油勘探局物資公司產(chǎn)品檢驗中心 遼寧 盤錦 124012)

0 引 言

空心抽油桿是為了有效開采“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)量安全問題至關(guān)重要?？招某橛蜅U是通過兩端螺紋相連接，螺紋連接質(zhì)量對采油系統(tǒng)的正常運轉(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、熱油或化學劑的采油裝置，空心抽油桿因其特有的獨立通道，以連續(xù)或間斷方式通過空心桿內(nèi)腔向井內(nèi)注入上述溫度較高的介質(zhì)來提高井筒溫度、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，空心抽油桿使用于抽油管柱7和10的位置。

1-懸接器；2-實心桿短節(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-實心桿；14-抽油泵；15-篩管；16-長箍；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 螺紋型號及螺紋檢驗

2.1 空心抽油桿螺紋型號

空心抽油桿螺紋型號與實心抽油桿的螺紋型號一致，均為10牙/in(1 in=25.4 mm),牙型符合ASME B 1.1—2003標準的要求。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 螺紋檢驗項目及方法

根據(jù)SY/T 5029—2013《抽油桿》和SY/T 5550—2012《空心抽油桿》標準規(guī)定，空心抽油桿螺紋檢驗方法見表1，實心抽油桿螺紋檢驗方法見表2。

表1 空心抽油桿外螺紋檢驗方法

表2 實心抽油桿外螺紋檢驗方法

3 空心抽油桿螺紋尺寸檢驗現(xiàn)狀

20世紀70年代末，我國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)為機械采油，投入開發(fā)的油藏類型越來越復雜，國產(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，嚴重影響了原油生產(chǎn)[1]。這種情況促使我國重點開展抽油桿研制工作，雖然生產(chǎn)能力居世界前列，研制成果也處于國際先進水平，但量規(guī)的加工工藝還很落后。國內(nèi)量規(guī)廠家制作量規(guī)螺紋時，以校對規(guī)為模，使用手動研磨方式生產(chǎn)，按這種方式制作的量規(guī)螺紋中部的中徑小，兩端大，垂直度也無法保證，所以量規(guī)的質(zhì)量較差。

空心抽油桿作為實心抽油桿的一種特殊形式，現(xiàn)在國內(nèi)沒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。

我國兩家較大的量規(guī)生產(chǎn)廠家，哈爾濱量具刃具集團有限責任公司和成都成量工具集團有限公司，均未生產(chǎn)過空心抽油桿螺紋量規(guī)。

我國現(xiàn)有兩家美國石油協(xié)會(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》標準檢驗螺紋量規(guī)的機構(gòu)，分別是北京市計量檢測科學研究院和國家石油管材質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，這兩家檢驗機構(gòu)均未對空心抽油桿螺紋量規(guī)進行過檢驗，僅進行了對實心抽油桿螺紋量規(guī)的檢驗工作[2]。

統(tǒng)計以上信息表明，空心抽油桿螺紋尺寸檢驗在我國處于未開展的領域，也可認為我國現(xiàn)在還沒有檢定合格的空心抽油桿螺紋量規(guī)[3]。

4 利用實心抽油桿量規(guī)檢驗空心抽油桿螺紋尺寸

4.1 空心抽油桿和實心抽油桿螺紋參數(shù)對比

根據(jù)SY/T 5029—2013《抽油桿》和SY/T 5550-2012《空心抽油桿》標準發(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)見表3，實心抽油桿螺紋參數(shù)見表4。從表3和表4可見，螺紋大徑、中徑、小徑等參數(shù)完全一致，所以試驗使用1抽油桿螺紋量規(guī)檢驗1空心抽油桿外螺紋。

4.2 抽油桿螺紋量規(guī)參數(shù)對比

SY/T 5550—2012《空心抽油桿》標準里已經(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》標準可知，螺紋量規(guī)共包含四個參數(shù)，見表5。通過對比表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)長度雖然有數(shù)值偏離，但由于差值較小，可忽略不計，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 實心抽油桿螺紋參數(shù)

表5 P8量規(guī)尺寸 mm

4.3 替代檢驗方法論證

圖2 實心抽油桿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)檢驗最大螺紋尺寸(尺寸上限)。

圖2和圖3的實心螺紋量規(guī)測量結(jié)果表明，實心螺紋量規(guī)端面與空心抽油桿螺紋的臺肩面之間存在明顯的間隙，根據(jù)SY/T 5550—2012《空心抽油桿》標準，該間隙尺寸為外螺紋端面至臺肩端面的長度L3與外螺紋長度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，見表6。為了填補實心螺紋量規(guī)端面與空心抽油桿螺紋的臺肩面之間的間隙，加工制作一個內(nèi)徑約為42 mm、長度為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，用實心螺紋量規(guī)測量該空心抽油桿的螺紋參數(shù)，如圖5所示。該替代檢驗方法現(xiàn)已經(jīng)在油田現(xiàn)場進行了應用，但準確性需要進一步試驗和確定，檢驗方法需要試驗和完善。

圖3 實心抽油桿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肩端面的長度L3/mm外螺紋長度L1/mm鐓鍛式焊接式鐓鍛式焊接式參數(shù)55633238

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

5 結(jié) 論