部分油井管线存在的问题研究

郭浩

摘 要：油田开发工作中，油井管线掩埋存在问题有可能制约油井生产，如果问题普遍存在，甚至大范围影响正常产油。此类问题却往往没有的得到足够的重视，由于施工方面和材质的问题，在回油掺水管线使用过程中会出现管线下沉现象，本文就部分油井管线下沉破坏问题进行研究。

关键词：回油管线；下沉；原因分析；改进措施

1.前言

管线的好坏与采油工作顺利进行息息相关，管线的破坏会影响正常的采油工作。一般情况下生产掺水管线都埋在地下，对出现问题的管线在维修和维护过程中不仅会产生很高的费用，还会影响正常的生产。在管线的设计施工工程中除了应对管线的质量进行严格把关，还要在铺设掩埋施工中严格按规定操作，以便减少管线在后期使用过程中产生的大量问题。

2.聚驱油井发现管线下沉现象

403队员工在巡井过程发现部分井口流程倾斜，且发生倾斜的井口流程都集中在2010年投产后的注聚新井。井口倾斜大多由于地下管线拉伸造成，倾斜幅度会根据受力不同而不同，斜度大的井由于盘根盒倾斜造成井口跑油跑水，严重的甚至使光杆滞后，影响正常生产。

3.管线下沉造成的影响

管线下沉会使管线发生拉伸，造成管线强度降低，与两端接口处会产生缝隙容易发生渗漏，井口流程发生倾斜后，抽油机在运行过程中，会发生光杆偏磨盘根，甚至造成光杆滞后或者断杆。若强行扶正井口流程，极易发生接口处发生渗漏甚至造成脱扣。此外管线下沉易造成路面下陷或坍塌，构成安全隐患。

4.管线下沉的原因

施工历史：403队70年代打基础井网，管线埋放是在井口附近设置管线水泥固定桩防止管线热胀冷缩移动或者下沉，所以未出现管线下沉情况；

90年代二次加密井，取消固定桩，但由于开发时一次性掩埋管线同样未出现管线下沉情况；

从2010年后三次加密井注聚投产，投产两年后增设掺水管线，同样取消固定桩，由于施工在冬季，因掩埋问题出现管线下沉。

管线受覆土的深度和土质及气温等因素影响，受力不均，除了长度变化还有自身形变。具体分析如下。

圆管承受弯矩 M 时的受力状况， 在横截面上沿管壁纵截面的切向上有拉应力合力 N 和压应力合力 Q . 在与中性层相垂直的纵截面内， 拉应力合力和压应力合力沿垂直于圆管横截面内中性轴方向上的投影， 产生径向合力 P . 此力使圆管横截面变扁， 这就是Brazier截面扁化效应一般而言， 圆管弯曲变形的曲率越大， 拉应力和压应力也越大， 圆管的截面扁化也越严重.

经查阅相关文献，在为注聚井加装掺水管线时正值冬季，填埋管线时使用冻结土块填埋，冻土块具有一定强度，土块之间相互挤压不会对管线造成很大压力，而开春之后冻土融化，泥土形成一定粘度，且由于热胀冷缩，且在重力作用下形成对管线的压力，持续作用一段时间后，管线会弯曲变形，由于管线较长从而出现管线下沉现象。

圆管的最大应力：

弯曲强度是在弯曲载荷作用下构件抵抗失稳和破坏的能力. 在工程应用中，由于圆管尺寸和材料力学性能等因素的不同， 破坏失效的形式也不相同。但是圆管在弯曲载荷作用下最主要的破坏形式为达到屈服应力σs或超过许用应力[σ]。得

σ = My/I （20）

以纯弯为例， 弯曲过程中应力仅为截面上的单向正应力σ。由下图可知，当ymax= rgb时，横截面的最大正应力为σmax。由（20）式可知σmax =M/Irgb ，可见圆管的I/rgb 越大， 圆管承受弯矩能力越大.

通过分析得知管线受力主要是纵向压力和横向拉力或挤压力，都对井口的推拉变形会有不同程度的影响。

5.施工如何避免管線下沉

5.1应针对冬季低温期间施工标准做适当调整，冬季施工时提高管线地基夯实程度或者重新加装固定桩；

5.2管沟开挖采用机械开挖但应加大放坡系数以保证沟壁的边坡土在经过冻融后不发生塌方事故。管沟开挖完成，在管线安装过程中，设专人应随时注意观察管沟边坡土在冻融后并经地下水浸泡是否出现异常，有无裂缝等情况，一经发现异常情况，应立即停止施工，人员撤离，经处理排除险情后，方能继续施工。

5.3砂砾石管道基础施工时应保证在无水状态下（排除地下水）干作业，砂砾石原材料不得有冻结，不得含有冰块和雪，震捣应到位密实，不得有漏震现象，密实度应达到90%以上。砂砾石管道基础施工完成后应覆盖草袋子或塑料布进行防护，管线安装及回填前砂石基础注意不得受冻，以免影响工程质量。

5.4管线铺设安装尽量避免冬季施工，冬季施工管线安装前应首先清除管段上和承、插口内外的积雪、冰块及附着物，对管段仔细进行检查，检查合格后方可进行吊（下）管并进行安装施工，管线安装施工中应注意胶圈安装前要用热水浸泡加温，以增加其弹性。承插口涂刷润滑剂（食用油或液腊）要均匀，润滑剂（液腊）应加温≈30℃。管线安装完成后应立即做好砂砾石基础的C2部分，并马上回填以保证基础不被冻结。

参考文献：

[1] 宋玉泉，管志平，聂毓琴，管晓芳. 圆管的弯曲刚度和强度分析，技术科学，2006 36（11）：1263-1272

[2] 宋玉泉， 索忠林， 管志平， 等. 材料参数对拉伸失稳力学影响的力学解析. 金属学报， 2006， 42（4）： 337-340