部分油井管線存在問題的研究

應艷華 郭靜(大慶油田第三采油廠地質工藝隊, 黑龍江 大慶 163000)

部分油井管線存在問題的研究

應艷華 郭靜(大慶油田第三采油廠地質工藝隊, 黑龍江 大慶 163000)

油田開發工作中，油井管線掩埋存在問題有可能制約油井生產，如果問題普遍存在，甚至會大范圍影響正常產油。此類問題卻往往沒有的得到足夠的重視，由于施工方面和材質的問題，在回油摻水管線使用過程中會出現管線下沉現象，本文就部分油井管線下沉破壞問題進行研究。

回油管線；下沉；原因分析；改進措施

管線的好壞與采油工作順利進行息息相關，管線的破壞會影響正常的采油工作。一般情況下生產摻水管線都埋在地下，對出現問題的管線在維修和維護過程中不僅會產生很高的費用，還會影響正常的生產。在管線的設計施工工程中除了應對管線的質量進行嚴格把關，還要在鋪設掩埋施工中嚴格按規定操作，以便減少管線在后期使用過程中產生的大量問題。

1 聚驅油井管線下沉現象

X隊員工在巡井過程發現部分井口流程傾斜，且發生傾斜的井口流程都集中在2010年投產后的注聚新井。井口傾斜大多由于地下管線拉伸造成，傾斜幅度會根據受力不同而不同，斜度大的井由于盤根盒傾斜造成井口跑油跑水，嚴重的甚至使光桿滯后，影響正常生產。

2 管線下沉造成的影響

管線下沉會使管線發生拉伸，造成管線強度降低，與兩端接口處會產生縫隙容易發生滲漏，井口流程發生傾斜后，抽油機在運行過程中，會發生光桿偏磨盤根，甚至造成光桿滯后或者斷桿。若強行扶正井口流程，極易發生接口處發生滲漏甚至造成脫扣。此外管線下沉易造成路面下陷或坍塌，構成安全隱患。

3 管線下沉的原因

施工歷史：X隊20世紀70年代打基礎井網，管線埋放是在井口附近設置管線水泥固定樁防止管線熱脹冷縮移動或者下沉，所以未出現管線下沉情況；90年代二次加密井，取消固定樁，但由于開發時一次性掩埋管線同樣未出現管線下沉情況；從2010年后三次加密井注聚投產，投產兩年后增設摻水管線，同樣取消固定樁，由于施工在冬季，因掩埋問題出現管線下沉。管線受覆土的深度和土質及氣溫等因素影響，受力不均，除了長度變化還有自身形變。

圓管承受彎矩 M 時的受力狀況,在橫截面上沿管壁縱截面的切向上有拉應力合力 N 和壓應力合力 Q ，在與中性層相垂直的縱截面內,拉應力合力和壓應力合力沿垂直于圓管橫截面內中性軸方向上的投影,產生徑向合力 P ，此力使圓管橫截面變扁,這就是Brazier截面扁化效應，一般而言,圓管彎曲變形的曲率越大,拉應力和壓應力也越大,圓管的截面扁化也越嚴重。

經查閱相關文獻，在為注聚井加裝摻水管線時正值冬季，填埋管線時使用凍結土塊填埋，凍土塊具有一定強度，土塊之間相互擠壓不會對管線造成很大壓力，而開春之后凍土融化，泥土形成一定粘度，且由于熱脹冷縮，在重力作用下形成對管線的壓力，持續作用一段時間后，管線會彎曲變形，由于管線較長從而出現管線下沉現象。

圓管的最大應力：彎曲強度是在彎曲載荷作用下構件抵抗失穩和破壞的能力。在工程應用中,由于圓管尺寸和材料力學性能等因素的不同,破壞失效的形式也不相同。但是圓管在彎曲載荷作用下最主要的破壞形式為達到屈服應力σs或超過許用應力[σ]。得

以純彎為例,彎曲過程中應力僅為截面上的單向正應力σ。由下圖可知,當ymax= rgb時,橫截面的最大正應力為σmax。由(1)式可知σmax =M/Irgb ,可見圓管的I/rgb 越大,圓管承受彎矩能力越大。(見圖1)

通過分析得知管線受力主要是縱向壓力和橫向拉力或擠壓力，都對井口的推拉變形會有不同程度的影響。

圖1

4 施工如何避免管線下沉

(1)應針對冬季低溫期間施工標準做適當調整，冬季施工時提高管線地基夯實程度或者重新加裝固定樁。

(2)管溝開挖采用機械開挖但應加大放坡系數以保證溝壁的邊坡土在經過凍融后不發生塌方事故。管溝開挖完成，在管線安裝過程中，設專人應隨時注意觀察管溝邊坡土在凍融后并經地下水浸泡是否出現異常，有無裂縫等情況，一經發現異常情況，應立即停止施工，人員撤離，經處理排除險情后，方能繼續施工。

(3)砂礫石管道基礎施工時應保證在無水狀態下(排除地下水)干作業，砂礫石原材料不得有凍結，不得含有冰塊和雪，震搗應到位密實，不得有漏震現象，密實度應達到90%以上。砂礫石管道基礎施工完成后應覆蓋草袋子或塑料布進行防護，管線安裝及回填前砂石基礎注意不得受凍，以免影響工程質量。

(4)管線鋪設安裝盡量避免冬季施工，冬季施工管線安裝前應首先清除管段上和承、插口內外的積雪、冰塊及附著物，對管段仔細進行檢查，檢查合格后方可進行吊(下)管并進行安裝施工，管線安裝施工中應注意膠圈安裝前要用熱水浸泡加溫，以增加其彈性。承插口涂刷潤滑劑(食用油或液臘)要均勻，潤滑劑(液臘)應加溫≈30℃。管線安裝完成后應立即做好砂礫石基礎的C2部分，并馬上回填以保證基礎不被凍結。

[1]宋玉泉，管志平，聶毓琴，管曉芳.圓管的彎曲剛度和強度分析[J].技術科學，2006,36(11):1263-1272.

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