油套管鉆具類產(chǎn)品質(zhì)量控制技術(shù)討論

祁國棟

中國石油天然氣集團(tuán)公司質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)管理部 （北京 100007）

1 概 述

油氣田開發(fā)中油套管鉆具類產(chǎn)品投入成本約占總開發(fā)成本的40%。油套管鉆具類產(chǎn)品的質(zhì)量高低關(guān)系到對(duì)油氣田開發(fā)能否順利安全進(jìn)行。油套管鉆具類產(chǎn)品質(zhì)量與價(jià)格是一對(duì)矛盾，質(zhì)量越好其價(jià)格也隨之越高，反之也如此。但對(duì)油套管鉆具類產(chǎn)品用戶而言，其追求的不應(yīng)該僅僅是高質(zhì)量、高價(jià)格的產(chǎn)品，而是采購滿足訂貨技術(shù)要求的油套管鉆具類產(chǎn)品。為了提高新采購油套管鉆具類產(chǎn)品的質(zhì)量水平，中國石油天然氣集團(tuán)公司出臺(tái)了若干政策性文件，如要求重要產(chǎn)品委托第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行駐廠監(jiān)造、一般產(chǎn)品到貨抽樣檢驗(yàn)，外加年度質(zhì)量監(jiān)督抽查等。一種科學(xué)的質(zhì)量控制技術(shù)不僅可以保護(hù)用戶的利益，確保在役油套管鉆具類產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)，避免產(chǎn)品質(zhì)量水平過剩，造成不必要的社會(huì)資源浪費(fèi)，同時(shí)也能督促供貨商持續(xù)不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量[1,2]。

新采購油套管鉆具類產(chǎn)品的質(zhì)量合格是其順利安全服役的必要條件，但非充分條件。油套管鉆具類產(chǎn)品在使用過程中隨著服役期限的增長不可避免地會(huì)產(chǎn)生各種質(zhì)量問題，這種質(zhì)量問題被發(fā)現(xiàn)的越早、處理的越及時(shí)，則造成的危害將越小。為了及早發(fā)現(xiàn)服役過程中產(chǎn)生的各種質(zhì)量問題，對(duì)在役管材進(jìn)行定期檢測、維護(hù)保養(yǎng)是較好的選擇。

2 新購油套管鉆具類的產(chǎn)品質(zhì)量控制技術(shù)

油套管鉆具類產(chǎn)品包括各規(guī)格油套管、鉆桿、鉆鋌、加重鉆桿、方鉆桿等，不同類型的油套管鉆具類產(chǎn)品其結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、服役工況、使用頻率、用量、價(jià)格等差異較大。無法采用一刀切的質(zhì)量控制方法來評(píng)判所有類型產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)劣。目前各油田普遍采用駐廠監(jiān)造與抽樣檢驗(yàn)的方式對(duì)新購油套管鉆具類產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢查。

2.1 駐廠監(jiān)造

采購方聘請第三方機(jī)構(gòu)駐廠對(duì)其采購產(chǎn)品的制造過程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督稱為駐廠監(jiān)造。按監(jiān)造人員對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量控制方式不同可將駐廠監(jiān)造分為3種:分別為文件審核監(jiān)造、重點(diǎn)工序監(jiān)造、全程監(jiān)造。不同的監(jiān)造模式投入的監(jiān)造人員數(shù)量、人員水平不同，產(chǎn)生的監(jiān)造費(fèi)用也不同，采購方可根據(jù)其產(chǎn)品特點(diǎn)選擇不同的監(jiān)造方式。下面分別對(duì)3種監(jiān)造模式進(jìn)行介紹。

2.1.1 文件審核監(jiān)造

監(jiān)造人員進(jìn)廠后首先對(duì)工廠的資質(zhì)文件、質(zhì)量手冊、工藝文件、檢驗(yàn)設(shè)備鑒定證書、試驗(yàn)設(shè)備鑒定證書、人員資質(zhì)證書、生產(chǎn)計(jì)劃等文件進(jìn)行檢查。檢查工作結(jié)束后監(jiān)造人員以書面的形式向業(yè)主發(fā)送檢查報(bào)告，業(yè)主根據(jù)檢查報(bào)告向監(jiān)造人員發(fā)出是否允許工廠生產(chǎn)的指令。若允許工廠生產(chǎn)，則監(jiān)造人員不定期進(jìn)入工廠對(duì)生產(chǎn)、檢驗(yàn)記錄進(jìn)行審查。產(chǎn)品發(fā)貨前監(jiān)造人員須向業(yè)主提交最終監(jiān)造報(bào)告。

文件審核監(jiān)造適合于管理規(guī)范、質(zhì)量穩(wěn)定、在行業(yè)內(nèi)部享有較好口碑的工廠。文件監(jiān)造的主要關(guān)注點(diǎn)如下:

（1）審核質(zhì)量管理體系運(yùn)行是否正常，工藝文件、質(zhì)量文件是否符合訂貨技術(shù)協(xié)議要求，生產(chǎn)、檢驗(yàn)設(shè)備是否在規(guī)定鑒定期限內(nèi)，生產(chǎn)、檢驗(yàn)人員是否持證上崗。

（2）審核生產(chǎn)、檢驗(yàn)記錄的符合性，不合格品特別是批量不合格品的處理措施是否符合規(guī)范要求。

（3）審核產(chǎn)品質(zhì)量證明文件是否與監(jiān)造人員在檢查生產(chǎn)、檢驗(yàn)記錄中的信息一致。

2.1.2 重點(diǎn)工序監(jiān)造

重點(diǎn)工序監(jiān)造是將產(chǎn)品的生產(chǎn)、檢驗(yàn)工序劃分為若干節(jié)點(diǎn)，根據(jù)各節(jié)點(diǎn)對(duì)產(chǎn)品最終質(zhì)量的影響程度劃分出若干重點(diǎn)監(jiān)造點(diǎn)，重點(diǎn)監(jiān)造點(diǎn)采用現(xiàn)場見證的監(jiān)造方式，非重點(diǎn)監(jiān)造點(diǎn)采用巡查、資料審核等監(jiān)造方式。國內(nèi)油套管產(chǎn)品主要采用重點(diǎn)工序監(jiān)造的方式進(jìn)行質(zhì)量控制。以API套管為例，API套管監(jiān)造點(diǎn)可分熔煉分析、鋼管軋制、熱處理、無損檢測、試驗(yàn)、外觀及幾何尺寸檢驗(yàn)、螺紋加工、成品包裝。其中無損檢測、試驗(yàn)、外觀及幾何尺寸檢驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響較大，設(shè)為重點(diǎn)監(jiān)造點(diǎn)，采用現(xiàn)場見證的監(jiān)造方式，其他工序采用資料審核或巡查的方式監(jiān)造。監(jiān)造工作結(jié)束后，若產(chǎn)品各項(xiàng)檢驗(yàn)符合訂貨技術(shù)協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)要求，則監(jiān)造人員需向工廠簽發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量放行單，監(jiān)造工作完成兩個(gè)星期內(nèi)，監(jiān)造人員須向采購方提交監(jiān)造報(bào)告。

2.1.3 全程監(jiān)造

全程監(jiān)造是將產(chǎn)品制造過程中的所有生產(chǎn)、檢驗(yàn)工序列為監(jiān)造點(diǎn)，監(jiān)造人員24h全程監(jiān)督各監(jiān)造點(diǎn)的工作。該監(jiān)造模式的優(yōu)點(diǎn)是監(jiān)造方可以全面掌握產(chǎn)品的質(zhì)量信息，最大限度的避免不合格產(chǎn)品流入用戶，缺點(diǎn)是該監(jiān)造模式投入的人力資源成本較高。目前國家重要管線建設(shè)用鋼管均采用全程監(jiān)造的方式。

2.2 抽樣檢驗(yàn)

抽樣檢測是油套管鉆具類產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督的有效措施之一，近年來應(yīng)用越來越廣且逐漸規(guī)范化。抽樣檢測的效果依賴于抽樣方案。抽樣方案與產(chǎn)品特點(diǎn)、生產(chǎn)廠質(zhì)量水平、生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn)、使用方風(fēng)險(xiǎn)，檢驗(yàn)成本等有關(guān)。過去抽樣檢驗(yàn)一般按固定比例模式進(jìn)行，但實(shí)際上該檢驗(yàn)?zāi)Ｊ酱嬖谥笈鷩?yán)、小批寬的不合理性，已逐步淘汰。固定比例抽樣檢驗(yàn)的缺點(diǎn)根源在于未按數(shù)理統(tǒng)計(jì)科學(xué)方法設(shè)計(jì)抽樣方案，所以無法確定生產(chǎn)方與使用方風(fēng)險(xiǎn)，也無法得出檢驗(yàn)功效，可操作性不強(qiáng)。因此，國內(nèi)外一些研究機(jī)構(gòu)逐步研究設(shè)計(jì)了各種統(tǒng)計(jì)抽樣檢驗(yàn)方案，并形成標(biāo)準(zhǔn)。近年來我國抽檢理論及應(yīng)用研究發(fā)展迅速，許多行業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了使用抽樣檢驗(yàn)方法及其有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2.1 抽樣方案的制定

抽樣檢驗(yàn)的第一步是確定抽樣檢驗(yàn)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，在確定了抽樣檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)后，生產(chǎn)方與使用方應(yīng)協(xié)商制定合理的抽樣方案。抽樣方案應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量要求，交付和驗(yàn)收的規(guī)定來制定。抽樣方案的具體協(xié)商主要內(nèi)容如下:

（1）明確單位產(chǎn)品是否符合規(guī)定的判據(jù)及什么是合格品和不合格品。

（2）明確是要求每個(gè)單位產(chǎn)品都合格還是批合格。如果要求每個(gè)單位產(chǎn)品都合格則不能采用驗(yàn)收抽樣檢驗(yàn)。

（3）明確抽樣方案及批合格與否的判據(jù)。

（4）確定使用不合格品百分?jǐn)?shù)檢驗(yàn)還是每百單位產(chǎn)品不合格數(shù)檢驗(yàn)。

（5）選用抽樣方案應(yīng)以供方與采購方都可接受的風(fēng)險(xiǎn)因素為基礎(chǔ)，同時(shí)考慮平均樣本量等其他因素。供方應(yīng)了解批質(zhì)量符合要求時(shí)被接收的概率；采購方應(yīng)了解批質(zhì)量劣于某規(guī)定質(zhì)量時(shí)被接收的概率。

2.2.2 油套管鉆具類產(chǎn)品抽樣檢驗(yàn)

油套管鉆具類產(chǎn)品抽樣檢驗(yàn)一般在油田庫房進(jìn)行，也可在生產(chǎn)廠進(jìn)行，但必須為對(duì)成品管進(jìn)行檢驗(yàn)。其檢驗(yàn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)可執(zhí)行GB/T2828.1計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序第1部分:按接收質(zhì)量限AQL檢索的逐批檢驗(yàn)抽樣計(jì)劃、GB/T2828.2計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序第2部分:按極限質(zhì)量（LQ）檢索的孤立批檢驗(yàn)抽樣方案或其他相關(guān)抽樣檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。檢驗(yàn)項(xiàng)目包括無損檢測、理化試驗(yàn)、螺紋參數(shù)、幾何尺寸、外觀質(zhì)量。不同的檢驗(yàn)項(xiàng)目，其檢驗(yàn)方式、檢驗(yàn)費(fèi)用、檢驗(yàn)用時(shí)差異較大，生產(chǎn)方與使用方應(yīng)根據(jù)雙方能接受的程度協(xié)商制定抽樣檢驗(yàn)方案。須注明的是批合格并不代表該批所代表的所有產(chǎn)品都合格，批不合格并不代表該批所代表產(chǎn)品都不合格。所以在訂購油套管鉆具類時(shí)，應(yīng)在訂購合同中明確規(guī)定抽樣檢驗(yàn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、抽樣方案、復(fù)檢方案等。

3 油套管鉆具類產(chǎn)品的使用與維護(hù)制技術(shù)

3.1 油管檢測及維護(hù)技術(shù)

由于油管頻繁起下作業(yè)及抽油桿的偏摩作用使油管螺紋與偏摩部位成為失效頻發(fā)點(diǎn)。毫無疑問預(yù)防油管失效產(chǎn)生的費(fèi)用遠(yuǎn)比油管失效后產(chǎn)生的維修費(fèi)用小。為了盡可能減少突發(fā)性失效事故，建議對(duì)油管采取以下措施:

（1）油管下井前為每支油管建立電子檔案信息庫，該信息包含油管的管號(hào)、螺紋參數(shù)、幾何尺寸、服役時(shí)間。

（2）定期油管進(jìn)行檢修并根據(jù)檢修結(jié)果更新電子檔案信息庫，建立強(qiáng)制降級(jí)、報(bào)廢制度。

（3）制定油管使用操作規(guī)程，并嚴(yán)格執(zhí)行。最大限度地避免違章操作帶來的油管損傷。由于油管起下頻繁，所以建議按最小扭矩上扣。

3.2 套管檢測及維護(hù)技術(shù)

套管下井后，若發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，則無法起出更換。套管損害對(duì)油氣井的危害更大，輕則帶來昂貴的維修費(fèi)用，重則油井報(bào)廢。所以套管的使用也應(yīng)更加科學(xué)化、規(guī)范化，建議從以下兩方面著手:

（1）規(guī)范下井作業(yè)。套管下井過程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行下井作業(yè)規(guī)程，按規(guī)定清洗螺紋、涂抹螺紋脂、對(duì)扣，上扣扭矩與速度應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)要求。

（2）建立定期維修制度。通過測井定期對(duì)套管的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，并制定維修方案。

3.3 鉆具類產(chǎn)品檢測及維護(hù)技術(shù)

（1）建立鉆具類產(chǎn)品電子檔案。鉆具類產(chǎn)品與油管一樣，可重復(fù)使用。鉆具類產(chǎn)品在投入使用前，鉆具管理部門應(yīng)對(duì)鉆具類產(chǎn)品建立電子檔案，檔案信息包括鉆具類產(chǎn)品編號(hào)、生產(chǎn)廠家、規(guī)格、化學(xué)成分、力學(xué)性能、探傷記錄、螺紋參數(shù)、幾何尺寸、外觀質(zhì)量、服役時(shí)間、鉆具類產(chǎn)品等級(jí)等信息。建立鉆具類產(chǎn)品電子檔案有利于鉆具類產(chǎn)品使用者實(shí)時(shí)查詢鉆具類產(chǎn)品各項(xiàng)參數(shù)，掌握鉆具類產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)信息，根據(jù)每一支鉆具類產(chǎn)品的實(shí)際情況科學(xué)選用，防止存在安全隱患鉆具類產(chǎn)品流入使用。

（2）定期檢修。避免鉆具類產(chǎn)品突然斷裂、刺穿等失效事故發(fā)生的最好方法之一是預(yù)防。與油管一樣，在鉆具類產(chǎn)品使用過程中，定期對(duì)鉆具類產(chǎn)品進(jìn)行各項(xiàng)檢查，如括螺紋狀況檢查、接頭偏磨測量、耐磨帶檢查、內(nèi)涂層檢查、螺紋磁粉探傷、加厚過渡區(qū)超聲波和磁粉檢測、管體電磁檢測、壁厚超聲波測量、內(nèi)壁腐蝕狀況檢查、直線度檢查、硬度測試。根據(jù)鉆具類產(chǎn)品的檢查結(jié)果針對(duì)性地進(jìn)行相應(yīng)維修、定級(jí)或判廢處理，最后將新的鉆具類產(chǎn)品信息錄入鉆具類產(chǎn)品電子檔案信息庫。

（3）科學(xué)使用。①上扣扭矩適當(dāng)。根據(jù)鉆具類產(chǎn)品的不同規(guī)格與螺紋類型選擇不同的上扣扭矩，使螺紋擰接達(dá)到最佳狀態(tài)，防止扭矩過大或過小引起的鉆具類產(chǎn)品接頭失效；②起下鉆平穩(wěn)。起下鉆或遇阻解卡時(shí)，鉆具類產(chǎn)品在瞬間承受過高的沖擊載荷，如果該載荷超過鉆具類產(chǎn)品本身的極限載荷易造成鉆具類產(chǎn)品斷裂失效事故的發(fā)生。所以在鉆井過程中起下鉆應(yīng)平穩(wěn)；③鉆柱受力中性點(diǎn)。鉆柱中性點(diǎn)也即鉆柱零應(yīng)力點(diǎn)。該位置鉆柱承受著剪切應(yīng)力、彎曲應(yīng)力的同時(shí)還承受著的拉伸、壓縮 交變應(yīng)力作用，是整個(gè)鉆柱的薄弱點(diǎn)。在鉆井工程設(shè)計(jì)中將鉆柱受力中性點(diǎn)控制在鉆具類產(chǎn)品以下部位鉆鋌上。鉆具類產(chǎn)品與鉆鋌之間加入數(shù)支加重鉆具類產(chǎn)品，改變鉆柱受力狀態(tài)，防止隨著鉆井的進(jìn)行，中性點(diǎn)偏移到鉆具類產(chǎn)品上，引起鉆具類產(chǎn)品失效。

4 結(jié)論及建議

油套管鉆具類產(chǎn)品的質(zhì)量控制是一個(gè)系統(tǒng)工程，任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題最終將影響到油氣田開發(fā)的安全順利進(jìn)行。油套管鉆具類產(chǎn)品個(gè)體差異性大，對(duì)于新購產(chǎn)品，應(yīng)針對(duì)其特點(diǎn)選擇不同的質(zhì)量控制方式。建議油套管產(chǎn)品采用以駐廠監(jiān)造為主抽樣檢驗(yàn)為輔的質(zhì)量控制方式；鉆具類產(chǎn)品采用抽樣檢驗(yàn)，檢驗(yàn)不包含破壞性項(xiàng)目。對(duì)于在役油套管鉆具類產(chǎn)品，建議進(jìn)一步規(guī)范使用制度并落實(shí)，摸索出符合實(shí)際情況的檢修周期，做到以預(yù)防性檢修為主管理制度。

[1]曹峰,衛(wèi)棟,李亮等.淺談?dòng)吞坠荞v廠監(jiān)造工作[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2010,26(5):38-40.

[2]魏嵬,袁鵬斌.推行油井管駐廠監(jiān)造的意義與實(shí)踐[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2004,20(11),43-44.