HDPE內(nèi)襯油管在煤層氣井的實用性評價

肖占龍

摘要：煤層氣以定向井排采居多，井身質(zhì)量差，產(chǎn)出水呈弱酸性且煤粉含量大。油管的偏磨和腐蝕問題一直是困擾井下作業(yè)的難題之一。偏磨和腐蝕造成油管漏失，產(chǎn)生檢泵周期短、修井材料成本大的后果。本文介紹了HDPE內(nèi)襯油管的結(jié)構(gòu)、性能、優(yōu)缺點及在煤層氣井中引進使用的原因，分析了內(nèi)襯油管使用過程中存在的問題及配套使用工具，促進了HDPE內(nèi)襯油管使用工藝的優(yōu)化，評價了HDPE內(nèi)襯油管在煤層氣井中的使用效果，為內(nèi)襯管在煤層氣井中更好的推廣使用提供了科學依據(jù)。

關(guān)鍵詞：偏磨；腐蝕；內(nèi)襯油管；優(yōu)化；使用效果

一、HDPE內(nèi)襯油管的結(jié)構(gòu)與性能

1結(jié)構(gòu)

采用生產(chǎn)普通HDPE管的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)內(nèi)襯用的HDPE管材。生產(chǎn)出的塑料管材切割成略長于油管的長度，塑料管材外徑略等于油管內(nèi)徑。油管可采用新油管，也可采用舊油管，油管內(nèi)外清理后，將HDPE管材插入油管內(nèi)，為消除兩種管材因嵌套造成的應(yīng)力，將內(nèi)襯管整體放入隧道爐內(nèi)進行熱處理，然后對油管接頭部位的塑料進行局部加溫，達到塑料軟化的溫度時，手工將塑料管翻到油管接頭外部并整形，加工完成的HDPE內(nèi)襯管。

2性能特點

HDPE比鋼的摩擦因數(shù)和絕對粗糙度低，是HDPE內(nèi)襯油管的一個顯著特點，如表1所示

表1 摩擦因數(shù)與絕對粗糙度對比

HDPE內(nèi)襯管耐磨性強

HDPE內(nèi)襯材料與鋼的滑動摩擦因數(shù)是0.16～0.23，比鋼對鋼的摩擦因數(shù)降低了1/2，使得抽油機井光桿負荷、齒輪箱的輸出扭矩、抽油桿柱底部最小應(yīng)力均有顯著的降低，而且光桿最大負荷與最小負荷差也有了顯著降低。不但降低了能源消耗，還提高了抽油桿柱的抗疲勞壽命。抽油桿底部最小應(yīng)力的減小，使得抽油桿因受壓而彎曲的可能性減少，從而減少了因磨損引發(fā)的井下故障。

HDPE內(nèi)襯管防腐蝕性好

HDPE內(nèi)襯管阻斷了鋼質(zhì)油管內(nèi)壁與煤層氣井產(chǎn)出液的接觸，利用塑料所特有的防腐性能，能夠避免腐蝕以及腐蝕與偏磨聯(lián)合作用造成的偏磨。

HDPE內(nèi)襯管的優(yōu)點：（1）同時具有抗偏磨和抗腐蝕特性。（2）管內(nèi)壁不結(jié)垢，煤層氣井應(yīng)用時能減少煤垢結(jié)渣造成的卡泵躺井。（3）HDPE內(nèi)襯管既可以襯在新油管，也可以襯在舊油管中。采用舊油管制作內(nèi)襯油管可以節(jié)約材料成本。（4）不改變現(xiàn)行的作業(yè)工藝，不需要特殊的作業(yè)工具。（5） HDPE具有惰性，不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)，抗硫化氫和一氧化碳氣體腐蝕，并且無毒，不會破壞煤層的化學性質(zhì)。

臨汾區(qū)塊目前有煤層氣井219口，定向井161口，定向井占開井數(shù)的73.5%。井深在1200米左右，井斜角較大，泵深在1000米左右。受油井井身軌跡的影響，煤層氣井偏磨較嚴重。煤層氣井的產(chǎn)出介質(zhì)為煤層水，煤層水里除了含游離甲烷外還含有微量的硫化氫。硫化氫的存在導(dǎo)致煤層產(chǎn)出水呈弱酸性。所以偏磨和腐蝕情況在煤層氣井中同時存在。

臨汾區(qū)塊2013年總共檢泵233井次，其中油管漏失造成的檢泵有121井次，占檢泵總數(shù)的52%。桿管偏磨和腐蝕問題尤為嚴重，遂開始探索引進內(nèi)襯油管。第一代內(nèi)襯油管為廊坊新翔生產(chǎn)的橡膠內(nèi)襯，存在內(nèi)襯層抗磨性差、易起包、破裂脫落等問題，導(dǎo)致起出活塞或桿式泵后無法再次下入原位置，只能起出油管檢泵；第二代內(nèi)襯油管為東營勝聯(lián)生產(chǎn)的高分子聚乙烯內(nèi)襯，內(nèi)襯層抗磨性能有了很大提高，但仍存在內(nèi)襯層起包、內(nèi)襯層加工長度小于油管長度等問題，經(jīng)向物資管理部發(fā)函說明情況，進行聚乙烯內(nèi)襯油管生產(chǎn)工藝改進，提高內(nèi)襯油管質(zhì)量；新生產(chǎn)的高分子聚乙烯內(nèi)襯油管抗磨，不易起包。能夠起到很好的防偏磨和防腐效果。

煤層氣井使用內(nèi)襯油管排采后仍不能減少抽油桿偏磨和腐蝕情況的發(fā)生。隨著內(nèi)襯油管在臨汾區(qū)塊修井的投入使用，還探索出了配套使用材料和工藝。防偏磨節(jié)箍的使用，減輕了抽油桿節(jié)箍對內(nèi)襯層的磨刮，減少了內(nèi)襯層起包的情況；針對只存在偏磨不存在腐蝕的井，選擇下入普通抽油桿加裝高分子卡箍扶正器的桿柱組合，能很好的防止因偏磨而造成的抽油桿本體斷；針對只存在腐蝕的井，下入防腐抽油桿，能很好的防止因腐蝕而造成的抽油桿本體斷；針對即存在偏磨又存在腐蝕的井，外包縛抽油桿的使用能很好的防止因偏磨和腐蝕造成的抽油桿本體斷。隨著這些新材料的不斷引入使用，很好的預(yù)防了井下桿管的偏磨和防腐，大大延長檢泵周期，凸顯了內(nèi)襯油管的使用效果。

隨著內(nèi)襯油管逐年投入使用的增多，檢泵次數(shù)逐年減少，油管漏失造成的檢泵次數(shù)逐年減少，進而檢泵周期逐年延長，直接產(chǎn)生材料費用降低的經(jīng)濟效益。由于HDPE內(nèi)襯管防偏磨、防偏磨性能優(yōu)越，加之內(nèi)壁不結(jié)垢能減少煤粉結(jié)渣造成的卡泵躺井，雖然一次性投入較大，但可以多次使用，使用年限較長，比起普通油管在偏磨后就報廢，長期效果來看，能降低修井成本。

由于煤層氣井2014年以前排采所用的井下材料為普通油管和抽油桿，多年的排采產(chǎn)生了大量的廢舊油管和抽油桿。有些油管和抽油桿偏磨、腐蝕的不嚴重，正好可以返修做成內(nèi)襯油管和外包抽油桿。廢物利用既節(jié)約了材料成本，又解決了油管和抽油桿偏磨、腐蝕嚴重的問題，可謂是一舉兩得。

二、結(jié)束語

（1）HDPE內(nèi)襯油管治理抽油機井的桿管偏磨和腐蝕效果顯著，較適用于煤層氣井的排采。

（2）HDPE內(nèi)襯油管在煤層氣修井的應(yīng)用，降低了修井費用。

（3）廢舊油管和抽油桿返修制成HDPE內(nèi)襯油管和外包抽油桿，既能節(jié)約成本，又能治理煤層氣井的偏磨和腐蝕問題。

（4）由于HDPE內(nèi)襯油管內(nèi)壁表面光滑，使得抽油機井有很好的節(jié)能作用。

參考文獻：

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[2]李德生 內(nèi)襯油管應(yīng)用效果分析 能源化工，2011.

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（作者單位：中石油煤層氣有限責任公司臨汾分公司）