深井固井工具附件質(zhì)量檢測(cè)探討

深井固井工具附件質(zhì)量檢測(cè)探討

王偉志，陳超，梁玉明

中國(guó)石化西北油田分公司石油工程監(jiān)督中心（新疆輪臺(tái)841600）

把好固井工具附件質(zhì)量關(guān)是固井作業(yè)取得成功的重要一環(huán)。目前國(guó)內(nèi)油田單位極少對(duì)入井使用的固井工具附件進(jìn)行檢測(cè)，相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)此也鮮有探討。以塔河油田為例，對(duì)深井固井工具附件入井前的檢測(cè)內(nèi)容、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)結(jié)果的評(píng)定方式進(jìn)行了探討，總結(jié)了近5年在塔河油田現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用效果。結(jié)果表明，固井工具附件在油田入井前檢測(cè)能有效地降低工具、附件異常情況的發(fā)生；通過(guò)分析入井前后存在的差異，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況不斷地修正檢測(cè)方法，加強(qiáng)專項(xiàng)控制措施，可使檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)更接近于實(shí)際施工，促進(jìn)產(chǎn)品的技術(shù)改造和質(zhì)量提高，可以從根本上提高產(chǎn)品的品質(zhì)。

深井；固井工具；質(zhì)量檢測(cè)

在石油鉆井過(guò)程中，固井施工作業(yè)是一關(guān)鍵工序，固井質(zhì)量的好壞，將直接影響鉆井成本和鉆井周期，并影響后續(xù)的施工作業(yè)及油氣井質(zhì)量和開(kāi)采壽命，進(jìn)而影響到油氣田的整體效益。

深井固井工藝要求固井管串使用大量的工具附件，固井工具附件入井后需要在井下高溫、高壓、高含固相的流體沖蝕下工作，且入井后基本不能調(diào)換，這就要求其性能及作業(yè)方式必須滿足施工要求。入井前的質(zhì)量檢測(cè)和質(zhì)量監(jiān)控，是最后一道工具附件質(zhì)量控制程序，剔除不合格工具附件入井可確保固井施工作業(yè)中使用優(yōu)質(zhì)的固井工具和附件，從而減少固井工具故障及異常情況的發(fā)生，對(duì)提高固井質(zhì)量有重要的意義。

1 深井常用固井工具附件分類及檢測(cè)管理現(xiàn)狀

深井常用的固井工具附件可大致分為以下八大類：尾管懸掛器及尾管回接裝置、分級(jí)注水泥器、套管用浮箍及浮鞋、套管扶正器、套管短節(jié)、固井水泥頭及常規(guī)固井膠塞、套管外封隔器、常用井口工具（吊卡、循環(huán)接頭、短鉆桿等）。目前，國(guó)內(nèi)大部分油田對(duì)上述工具附件到油田后的檢測(cè)管理不重視，相關(guān)的探討與研究較少，部分油田單位只對(duì)井口工具（吊卡、循環(huán)接頭、短鉆桿等）進(jìn)行定期或不定期的探傷檢測(cè)，其他入井固井工具附件只是簡(jiǎn)單地進(jìn)行外觀檢查，現(xiàn)場(chǎng)丈量尺寸、對(duì)扣等，并核實(shí)其是否存在出廠合格證[1-2]。

大多未按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行入井前的檢測(cè)檢驗(yàn)工作，由于出廠工具附件存在一定的質(zhì)量不合格幾率，加之長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)仍蚩赡茉斐刹糠止ぞ吒郊植啃阅苁?。如果現(xiàn)場(chǎng)不嚴(yán)格檢測(cè)把關(guān)，不能查出部分已不能滿足固井工藝要求的固井工具附件，就存在較大的固井工具故障和異常的風(fēng)險(xiǎn)，也可能影響油井質(zhì)量和開(kāi)采壽命。

2 塔河油田深井常用固井工具附件檢測(cè)執(zhí)行概況

塔河油田為國(guó)內(nèi)率先引進(jìn)具有國(guó)家認(rèn)可的檢測(cè)機(jī)構(gòu)在油田設(shè)立固井工具附件檢測(cè)站，對(duì)入井前的固井工具附件進(jìn)行全面檢測(cè)。目前塔河油田根據(jù)工具生產(chǎn)廠家和作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)手段及條件的不同，將工具、附件檢測(cè)級(jí)別分為兩類：一類和二類。一類為工具、附件生產(chǎn)廠家必檢項(xiàng)目，所有項(xiàng)目檢測(cè)合格后方可出廠并能提供相關(guān)證明；二類為塔河油田檢測(cè)項(xiàng)目，為工具、附件入井前的必檢項(xiàng)目。

2.1 工具、附件送檢及現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收流程

工具、附件送檢及現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收流程：樣品領(lǐng)取→編寫工具附件號(hào)碼→性能檢測(cè)→檢測(cè)結(jié)果判定→出具檢測(cè)報(bào)告→現(xiàn)場(chǎng)入井前核實(shí)檢測(cè)報(bào)告與實(shí)物是否相符。

2.2 工具、附件檢測(cè)質(zhì)量特性分類[2-5]

2.2.1 尾管懸掛器及尾管回接裝置

尾管懸掛器及尾管回接裝置質(zhì)量特性分類見(jiàn)表1和表2，其中A類中的套管螺紋緊密距，B類中的最小內(nèi)徑、中心管內(nèi)通徑、卡瓦表面硬度、送入工具上扣和卸扣扭矩，C類中的所有項(xiàng)目皆為二類檢測(cè)項(xiàng)目。

表1 尾管懸掛器質(zhì)量特性分類表

表2 尾管回接裝置質(zhì)量特性分類表

2.2.2 分級(jí)注水泥器

分級(jí)注水泥器質(zhì)量特性分類見(jiàn)表3。其中A類中的螺紋緊密距、整體密封試驗(yàn)、撓性塞通過(guò)試驗(yàn)，B類和C類中的所有項(xiàng)目皆為二類檢測(cè)項(xiàng)目。

表3 分級(jí)注水泥器質(zhì)量特性分類表

2.2.3 其他工具附件（以下所有項(xiàng)目皆為二類檢測(cè)

項(xiàng)目）

套管用浮箍、浮鞋質(zhì)量特性分類為：A類，反向承壓試驗(yàn)、浮箍正向承壓試驗(yàn)、接頭螺紋緊密距；B類，最大流動(dòng)阻力試驗(yàn)、本體內(nèi)徑、本體硬度、最小過(guò)水?dāng)嗝嬷睆?；C類，外徑、隨機(jī)文件、標(biāo)識(shí)、接頭螺紋保護(hù)、涂漆。

弓形彈簧套管扶正器質(zhì)量特性分類為：A類，起動(dòng)力、下放力、永久變形、復(fù)位力；C類，標(biāo)識(shí)。

套管短節(jié)質(zhì)量特性分類為：A類，靜水壓試驗(yàn)、接頭螺紋緊密距；B類，壁厚、本體外徑、本體硬度、內(nèi)徑；C類，隨機(jī)文件、標(biāo)識(shí)、接頭螺紋保護(hù)、涂漆。

固井水泥頭質(zhì)量特性分類為：A類，工作壓力試驗(yàn)、螺紋緊密距、無(wú)損探傷；B類，膠塞容腔長(zhǎng)度、本體硬度、內(nèi)徑；C類，隨機(jī)文件、標(biāo)識(shí)、螺紋保護(hù)。

常規(guī)固井膠塞質(zhì)量特性分類為：A類，上膠塞密封試驗(yàn)；B類，主體直徑、橡膠硬度、唇部直徑、最大外徑；C類，總長(zhǎng)、表面外觀、標(biāo)識(shí)。

吊卡質(zhì)量特性分類為：A類，最大載荷試驗(yàn)、無(wú)損檢測(cè)；B類，吊卡孔徑、承載區(qū)表面硬度；C類，標(biāo)識(shí)、防銹處理、鎖緊機(jī)構(gòu)功能檢查。

循環(huán)接頭質(zhì)量特性分類為：A類，工作壓力試驗(yàn)、無(wú)損檢測(cè)、螺紋緊密距；B類，循環(huán)孔徑、本體硬度；C類，標(biāo)識(shí)、螺紋保護(hù)、頂蓋厚度。

短鉆桿質(zhì)量特性分類為：A類，無(wú)損檢測(cè)、螺紋緊密距；B類，硬度、接頭外徑、內(nèi)螺紋臺(tái)肩面寬度、管體壁厚、接頭內(nèi)徑；C類，標(biāo)識(shí)、隨機(jī)文件、螺紋保護(hù)。

2.3 工具附件檢測(cè)結(jié)果判定、表述與管理

1）工具附件檢測(cè)結(jié)果判定：質(zhì)量特性為A類的所有參數(shù)中，如有1個(gè)或1個(gè)以上參數(shù)不合格，則判該工具附件為A類不合格；B類的所有參數(shù)中，如有1個(gè)或1個(gè)以上的參數(shù)不合格，則判該工具附件為B類不合格；C類參數(shù)不做檢驗(yàn)結(jié)果判定。

2）工具附件檢測(cè)結(jié)果有三種表述：該工具附件為合格、A類不合格、B類不合格。

山前水庫(kù)樞紐工程由主壩、副壩、輸水涵洞、供水管道等組成。大壩為均質(zhì)土壩，主副壩頂高程21.50 m，輸水涵洞位于主壩樁號(hào)0+121處，進(jìn)口底高程11.30 m,進(jìn)水口管徑為500 mm,涵洞為漿砌石結(jié)構(gòu)，矩形斷面,寬0.8 m，高1.70 m，底坡 1/300,正常水位時(shí)流量1.847 m3/s。主壩右側(cè)設(shè)有供水管道,供水管道取水口高程為15 m，出口高程為11 m。

3）工具附件檢測(cè)結(jié)果管理：評(píng)價(jià)為A類不合格的工具、附件嚴(yán)禁入井；評(píng)價(jià)為B類不合格的工具、附件可以經(jīng)相關(guān)方商討后確定是否入井。

3 塔河油田固井工具附件檢測(cè)情況及推進(jìn)檢測(cè)管理的建議

3.1固井工具附件檢測(cè)現(xiàn)狀

目前，塔河油田對(duì)固井工具附件的檢測(cè)管理按照入井檢測(cè)和定期檢測(cè)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。入井檢測(cè)包括尾管懸掛器、尾管回接裝置、浮箍、浮鞋、分級(jí)注水泥器、套管定位短節(jié)、套管變扣短節(jié)等產(chǎn)品，近5年的入井檢測(cè)情況見(jiàn)表4。

表4數(shù)據(jù)顯示，通過(guò)對(duì)工具附件進(jìn)行入井前的檢測(cè)，能有效地檢測(cè)出部分不合格產(chǎn)品。其中入井工具附件近5年內(nèi)檢測(cè)出的A類不合格產(chǎn)品為269件，B類不合格產(chǎn)品為1 198件，通過(guò)禁止A類不合格產(chǎn)品和部分B類不合格產(chǎn)品入井使用，有效地降低了固井工具附件故障及異常率。

入井工具檢測(cè)不合格產(chǎn)品主要有浮箍、浮鞋、分級(jí)注水泥器、套管定位短節(jié)、套管變扣短節(jié)。其中浮箍、浮鞋不合格原因多為試壓不達(dá)標(biāo)，其次便是螺紋緊密距超差。分級(jí)注水泥器不合格原因多為本體上循環(huán)小孔密封不嚴(yán)，試壓滲漏。套管定位短節(jié)及套管變扣短節(jié)不合格因素主要有兩個(gè)方面：一是套管接箍不合格，使用的接箍過(guò)于老舊或是接箍不圓有明顯壓扁的跡象；二是套管管具車扣螺紋超標(biāo)，導(dǎo)致套管試壓密封性不佳[6-7]。

定期檢測(cè)包括套管吊卡、吊鉗、固井水泥頭、循環(huán)接頭、短鉆桿等工具，近5年定期檢測(cè)情況見(jiàn)表5。

表5數(shù)據(jù)顯示，通過(guò)對(duì)配合工具附件使用前進(jìn)行檢測(cè)，能有效地檢測(cè)出部分不合格產(chǎn)品。其中近5年內(nèi)檢測(cè)出的A類不合格產(chǎn)品為210件，B類不合格產(chǎn)品為730件，通過(guò)禁止A類不合格產(chǎn)品和部分B類不合格產(chǎn)品的使用，有效地減少了固井施工期間井口異常情況的發(fā)生，確保了安全生產(chǎn)。

表4 近5年入井檢測(cè)情況統(tǒng)計(jì)表

表5 近5年定期檢測(cè)情況統(tǒng)計(jì)表

定期檢測(cè)工具由于長(zhǎng)時(shí)間的使用，會(huì)造成一定的磨損，其檢測(cè)不合格的主要原因：一是由于工具的長(zhǎng)期使用，導(dǎo)致螺紋損傷過(guò)于嚴(yán)重，螺紋緊密距嚴(yán)重超差；二是工件試壓不同部位的滲漏。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，塔河油田在引進(jìn)檢測(cè)前的固井工具異常率（異常率=異常問(wèn)題數(shù)/施工井?dāng)?shù)×100%）每年均在10%左右。固井工具附件進(jìn)行入井前的地面檢測(cè)后，可以有效地剔除A類不合格和部分B類不合格產(chǎn)品，2012-2016年塔河油田每年的固井工具異常率分別為4.5%、4.3%、3.5%、4.2%、3.8%，均能控制在5%以內(nèi)，取得了較好的效果。

3.2 標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸與貯存管理建議[2-5]

1）在工具、附件的明顯位置應(yīng)做型號(hào)、鋼級(jí)、螺紋代號(hào)、制造廠標(biāo)或注冊(cè)商標(biāo)、生產(chǎn)日期等標(biāo)識(shí)。

2）工具、附件連接螺紋應(yīng)涂防銹脂并戴螺紋保護(hù)器；外表面應(yīng)涂防護(hù)油漆，易損部位印上“禁止打鉗”的字樣或圖案；各種膠塞在包裝箱內(nèi)應(yīng)予以固定，應(yīng)不受擠壓；在膠塞包裝箱上應(yīng)標(biāo)注制造廠名、工具、附件名稱及型號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)日期等；隨機(jī)文件裝入塑料袋中，包括工具、附件檢驗(yàn)合格證、工具、附件使用說(shuō)明書(shū)、裝箱單等。

3）工具、附件應(yīng)放在清潔、干燥、通風(fēng)的庫(kù)房中保管，嚴(yán)禁接觸油、酸堿等腐蝕性物質(zhì)。橡膠件應(yīng)貯存在環(huán)境溫度-15～40℃的場(chǎng)所，應(yīng)避免陽(yáng)光直接照射，時(shí)間應(yīng)不超過(guò)24個(gè)月。運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)防止摔、碰、擠、壓等機(jī)械性損傷。

3.3 項(xiàng)目駐廠監(jiān)督抽檢

油田使用單位可根據(jù)要求派遣技術(shù)人員駐廠，對(duì)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)旁站，完成一類檢測(cè)類別的全程監(jiān)控工作。

對(duì)于常用工具、附件檢測(cè)項(xiàng)目中存在破壞性試驗(yàn)要求的，油田使用單位可嘗試按照0.5%的比例原則進(jìn)行抽樣檢測(cè)，生產(chǎn)廠家需要按照更高的比例進(jìn)行抽檢。

4 結(jié)論與建議

1）深井固井作業(yè)對(duì)固井工具附件的性能和可靠性要求非常高，固井工具附件在油田入井前檢測(cè)能有效地降低工具、附件異常情況的發(fā)生。

2）油田固井工具附件的檢測(cè)應(yīng)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及其他規(guī)范，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況，建立起一套有針對(duì)性、實(shí)用性和可操作性的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)指導(dǎo)固井工具及附件的檢驗(yàn)工作。

3）檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的建立是一個(gè)不斷總結(jié)和完善的過(guò)程。通過(guò)經(jīng)常收集經(jīng)過(guò)檢測(cè)的產(chǎn)品在施工作業(yè)過(guò)程中的應(yīng)用情況，分析入井前檢測(cè)和入井后應(yīng)用存在的差異，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況不斷地修正檢測(cè)方法，加強(qiáng)專項(xiàng)控制措施，使檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)更接近于實(shí)際施工作業(yè)。

4）通過(guò)分析在固井作業(yè)過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生的問(wèn)題，主動(dòng)了解產(chǎn)品的改進(jìn)動(dòng)向，將檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題及時(shí)反饋到各生產(chǎn)供應(yīng)商，找出不合格的原因，促進(jìn)產(chǎn)品的技術(shù)改造和質(zhì)量提高，可以從根本上提高產(chǎn)品的品質(zhì)。

5）部分破壞性試驗(yàn)和模擬井下工況試驗(yàn)在目前技術(shù)條件下難以實(shí)現(xiàn)，還需要更進(jìn)一步的研究。

[1]石油工業(yè)安全專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).石油天然氣工業(yè)鉆井和采油提升設(shè)備的檢驗(yàn)、維護(hù)、修理和改造:GB/T 19832-2005[S].北京：石油工業(yè)出版社,2005.

[2]全國(guó)石油鉆采設(shè)備和工具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).尾管懸掛器及尾管回接裝置:SY/T 5083-2014[S].北京:石油工業(yè)出版社,2015.

[3]全國(guó)石油鉆采設(shè)備和工具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).分級(jí)注水泥器:SY/T 5150-2013[S].北京：石油工業(yè)出版社,2014.

[4]全國(guó)石油鉆采設(shè)備和工具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).套管用浮箍、浮鞋:SY/T 5618-2009[S].北京:石油工業(yè)出版社,2010.

[5]全國(guó)石油鉆采設(shè)備和工具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).套管外封隔器:SY/T 6222-2012[S].北京:石油工業(yè)出版社,2012.

[6]石油工業(yè)安全專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).石油鉆、修井用吊具安全技術(shù)檢驗(yàn)規(guī)范:SY/T 6605-2011[S].北京:石油工業(yè)出版社,2011.

[7]石油管材專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).鉆桿:SY/T 5561-2014 [S].北京:石油工業(yè)出版社,2015.

The quality control of well cementing tools is an important part of cementing operation.At present,the quality inspection of cementing tool accessories is seldom done in domestic oilfield units in China，and there is little research on the quality of cementing tool accessories.Taking Tahe oilfield as an example,the testing contents,the testing standards and the evaluation methods of the testing results of well cementing tool accessories before entering the well are discussed,and the application effect of the quality inspection of well cementing tool accessories in Tahe oilfield in the past 5 years was summarized.The results show that the detection of the well cementing tool accessories can effectively reduce the abnormal situation of tools and accessories before entering well;The analysis of difference between before entering well and after entering well,the constant improvement of the detection method according to field situation and the strengthening of the special control measures can make the testing standards closer to the actual construction,promote technological innovation and quality improvement of products,which can fundamentally improve the quality of the products.

deep well;cementing tool;quality inspection

王梅

2016-11-17

攝影/胡興豪

王偉志(1984-)，男，工程師，主要從事現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督工作。