油氣井油套管駐廠監(jiān)造流程規(guī)范探討

文/陳小偉 張士超 黃儒康

駐廠監(jiān)造通常是指委托方或采購方，依合同委托獨(dú)立的第三方技術(shù)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對(duì)其采購的貨品，依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和與制造方簽訂的合同等文件，進(jìn)入制造方生產(chǎn)現(xiàn)場，對(duì)所購產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)制造過程進(jìn)行監(jiān)督和控制，目的是檢驗(yàn)和證實(shí)制造全過程與標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)質(zhì)量文件的符合性[1-2]。

自2000年以來，我國多數(shù)油田輸油管線，如西氣東輸、川氣東送等都已經(jīng)采用駐廠監(jiān)造來保證所采購的輸油管質(zhì)量，實(shí)踐證明，這是一種行之有效的方法。但是,隨著油氣井油管/套管(以下簡稱“油套管”)的需求越來越多，且設(shè)備生產(chǎn)工序相對(duì)復(fù)雜，尤其是對(duì)螺紋的制造精度要求較高，生產(chǎn)工序多且周期長，但駐廠監(jiān)造尚無普遍展開，導(dǎo)致國內(nèi)油套管的質(zhì)量難以保障。為此，本文對(duì)此類油套管的監(jiān)造及其規(guī)范制定展開以下研究。

一、油套管標(biāo)準(zhǔn)接頭要求

1.油氣井油管

油管不僅是油氣生產(chǎn)、注水、注氣和實(shí)施其他措施的通道，也是井下工具的載體[3-4]。其中，油管接頭由螺紋、接箍（整體式油管無接箍）和油管端部本體組成。依據(jù)《石油天然氣工業(yè) 油氣井套管或油管用鋼管》（GB/T 19830-2017）中的要求，此類油管接頭的連接強(qiáng)度和螺紋的密封性是保證完井和采油工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，也是現(xiàn)場鉆采作業(yè)時(shí)監(jiān)測和檢測的重點(diǎn)[5]。GB/T 19830-2017中的油管接頭主要有3種類型（見圖1）。其中，不加厚油管接頭指在外徑相同的油管上加工螺紋，螺紋部分的連接強(qiáng)度低于油管本體的連接強(qiáng)度；外加厚油管兩端外徑大于本體，在兩端加工螺紋，螺紋部分的連接強(qiáng)度不低于油管本體的連接強(qiáng)度；油管整體接頭的管道本體和接箍連成一體，接箍一旦損壞，整根管道就不能修復(fù)重新使用。

圖1 油管接頭分類

油氣井油管主要依靠螺紋密封脂密封。其螺紋結(jié)構(gòu)簡單，底部和頂部均為圓弧形且有一定的間隙，其密封原理見圖2。為提高螺紋的密封性，在連接油管時(shí)，在螺紋表面被涂抹上螺紋脂，螺紋脂中含有各種固體顆粒（如鉛、鋅、銅和石墨），使螺紋嚙合時(shí)形成一定的憋壓，當(dāng)憋壓高于油管中的內(nèi)壓時(shí)，螺紋脂填充螺紋之間的間隙，保持油管的密封性。此外，通過表面處理（如鍍銅、鋅、錫等軟金屬）縮小螺紋間隙方法，可提高螺紋的密封性、潤滑性和螺紋的使用壽命。

圖2 油管接頭螺紋密封原理

2.油氣井套管

在石油天然氣工業(yè)油氣田開發(fā)工程中，油氣井套管是重要的組成部分，一般包括隔水導(dǎo)管、表層套管、技術(shù)套管和生產(chǎn)套管（見圖3）。本文討論的生產(chǎn)套管是指為地下油氣藏中石油或天然氣流至地面創(chuàng)造良好流動(dòng)通道的套管，其主要功能是用于封隔生產(chǎn)層、隔離各層流體和保護(hù)井壁，以利于油氣井分層測試、分層開采和分層改造，并在油管泄漏時(shí)承受油層壓力，除正常生產(chǎn)載荷外，還要承受在增產(chǎn)措施期間的各種載荷。GB/T 19830—2017中涉及的油氣井套管端部接頭加工形式主要有短圓螺紋、長圓螺紋和偏梯形螺紋3種類型。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其接箍和螺紋保護(hù)器規(guī)定了具體的技術(shù)要求，還針對(duì)高抗泄漏螺紋接頭的各類指標(biāo)提出要求。

圖3 油氣井套管示意圖

二、油套管制造檢驗(yàn)工藝流程圖

隨著機(jī)械制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，油套管的制造得到長足發(fā)展。本文參照《石油天然氣管道工程用管材制造監(jiān)理技術(shù)要求》（GB/T 31185-2014）中的“與制造質(zhì)量有關(guān)的監(jiān)理控制過程”條款要求，GB/T 19830-2017中的“制造方法、材料和接箍”要求和《石油天然氣工業(yè) 套管、油管和管線管螺紋的加工、測量和檢驗(yàn)》（GB/T 9253.2-2017）中的“螺紋單項(xiàng)參數(shù)檢驗(yàn)”“螺紋綜合檢驗(yàn)”等要求，逐步總結(jié)形成油套管制造檢驗(yàn)工藝流程（見圖4）。

圖4 油套管制造檢驗(yàn)主要工程流程圖

每個(gè)環(huán)節(jié)若出現(xiàn)不合格，將啟動(dòng)不合格處理程序。如，在監(jiān)理過程中發(fā)現(xiàn)力學(xué)性能不合格，可能會(huì)使金屬材料的性能不均、軟點(diǎn)、表面脫碳甚至脆斷等后果，故應(yīng)返工，啟動(dòng)相應(yīng)的熱處理程序，直至該加工材料被檢驗(yàn)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，放行后進(jìn)入下個(gè)程序。

三、油套管駐廠監(jiān)造難點(diǎn)

1.監(jiān)造流程梳理

參照 GB/T 31185-2014中“與制造質(zhì)量有關(guān)的監(jiān)理控制過程”要求，結(jié)合圖4中的油套管制造檢驗(yàn)工藝流程，本文梳理了油套管設(shè)備監(jiān)造流程（見圖5）。

圖5 油套管監(jiān)理流程圖

2.見證方式設(shè)置

參照 GB/T 31185 -2014中的術(shù)語和定義，本文針對(duì)監(jiān)造各類油氣井油套管的不同標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求、不同產(chǎn)品等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)工藝規(guī)范和客戶的特殊要求、生產(chǎn)廠質(zhì)量控制水平的高低等，設(shè)置了不同的見證方式設(shè)置。

3.技術(shù)規(guī)范關(guān)鍵點(diǎn)與駐廠監(jiān)造工藝流程匹配性分析

① 質(zhì)量體系審核

審核技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵點(diǎn)與駐廠監(jiān)造工藝流程匹配性，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量保證體系審核展開審核，主要項(xiàng)目見表1。

4.各相關(guān)部門建立良好協(xié)作機(jī)制。人工成本管理并不僅僅是人力資源部門的事情，而是相關(guān)單位及企業(yè)所有部門都需要參與其中的工作，這就需要各單位、部門及人員之間形成良好協(xié)作關(guān)系，才能更好地完成此項(xiàng)工作。人力資源部門與用人單位（部門）協(xié)作，對(duì)人員的總量進(jìn)行控制，人力部門、用人單位（部門）、工會(huì)部門協(xié)作對(duì)人員進(jìn)行培訓(xùn)與考核，提高員工技能水平工作能力，從而提高工作效率。財(cái)務(wù)部門與相關(guān)方面協(xié)作，及時(shí)提供有關(guān)數(shù)據(jù)并深入分析，從而使企業(yè)對(duì)人工成本管理效果的判斷與決策更準(zhǔn)確更合理。

表1 質(zhì)量保證體系審核主要項(xiàng)目

② 技術(shù)文件審核

技術(shù)文件審核主要包括：生產(chǎn)廠家的制造工藝、檢驗(yàn)計(jì)劃是否滿足被監(jiān)造產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)要求；對(duì)委托方特殊技術(shù)要求再次與生產(chǎn)廠家進(jìn)行確認(rèn)；明確監(jiān)造過程中不符合項(xiàng)的處置辦法，明確監(jiān)造過程中資料的要求與提交時(shí)限等內(nèi)容。

③ 生產(chǎn)計(jì)劃審核

生產(chǎn)計(jì)劃審核主要包括：生產(chǎn)廠家計(jì)劃與委托方產(chǎn)品交付要求的一致性，準(zhǔn)確判斷現(xiàn)有生產(chǎn)資源能否有效支持生產(chǎn)計(jì)劃實(shí)施；對(duì)原材料到貨情況、生產(chǎn)排產(chǎn)情況進(jìn)行確認(rèn)，判斷工廠排產(chǎn)情況能否滿足委托方產(chǎn)品交付等要求。

④ 檢測與檢驗(yàn)關(guān)鍵點(diǎn)

·鋼坯檢驗(yàn)

鋼坯檢驗(yàn)除了涉及檢查供貨廠家提供進(jìn)貨檢驗(yàn)記錄，檢查原材料質(zhì)量證明書，還涉及實(shí)物檢驗(yàn)，如外觀檢驗(yàn)，檢查是否存在可見縮孔；檢查鋼坯是否存在非金屬夾雜；見證鋼坯直徑、橢圓度和端面切斜度等幾何尺寸檢驗(yàn)；檢查鋼坯追溯性，見證工廠鋼坯追溯性保持程序。

鋼坯化學(xué)分析主要涉及：檢查坯料原材料記錄，見證鋼坯化學(xué)分析取樣過程，審查試驗(yàn)結(jié)果，核對(duì)試驗(yàn)結(jié)果合格性等。

·螺紋加工與參數(shù)檢測

資料和外觀檢查。該部分檢查主要涉及監(jiān)督螺紋加工過程，抽查現(xiàn)場螺紋檢驗(yàn)記錄，核對(duì)螺紋參數(shù)是否在規(guī)范要求范圍內(nèi)，重點(diǎn)檢查內(nèi)外螺紋是否劃傷、管內(nèi)壁是否存在鐵屑之類的異物未清理干凈。

螺紋加工車削螺紋環(huán)節(jié)檢查。這部分檢查主要涉及關(guān)注車削螺紋加工過程中的螺紋外觀、螺紋參數(shù)、螺紋打磨區(qū)域等；仔細(xì)審查參數(shù)測量數(shù)據(jù)記錄，對(duì)錐度、螺距、齒高、密封面直徑、接箍外徑、接箍長度和接箍鍍層等螺紋參數(shù)進(jìn)行一定比例的數(shù)據(jù)測量并記錄，各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)必須符合螺紋參數(shù)的要求。

·水壓試驗(yàn)

抽查水壓試驗(yàn)記錄。這部分檢查主要涉及抽查生產(chǎn)廠家水壓試驗(yàn)電腦自動(dòng)記錄儀中曲線記錄，抽查數(shù)據(jù)填入見證情況表；水壓試驗(yàn)完成，見證水壓試驗(yàn)的殘留水分吹空，檢查管體內(nèi)壁是否存在殘留液體及其他異物。

水壓試驗(yàn)機(jī)應(yīng)配備保證滿足規(guī)定的試驗(yàn)壓力和時(shí)間間隔要求的裝置。試驗(yàn)壓力測量裝置應(yīng)及時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)。

·涂層與防護(hù)

涂層：油套管管體內(nèi)表面不應(yīng)存在疏松易脫落的氧化皮；鋼管周向部分膜層厚度應(yīng)均勻；管體膜層應(yīng)在完全固化后，再進(jìn)行轉(zhuǎn)移吊裝。

防護(hù)：螺紋保護(hù)器應(yīng)能保護(hù)螺紋和管端正常搬運(yùn)和運(yùn)輸過程中不受損，防止螺紋在運(yùn)輸過程和正常儲(chǔ)存期間滲入灰塵和水。螺紋保護(hù)器的螺紋形狀應(yīng)使產(chǎn)品螺紋不會(huì)因保護(hù)器而受到損傷。

外螺紋保護(hù)器應(yīng)覆蓋管子上螺紋全長，內(nèi)螺紋保護(hù)器應(yīng)覆蓋等于管子上螺紋總長度的內(nèi)螺紋。

·可追溯性

整個(gè)生產(chǎn)過程應(yīng)保持產(chǎn)品的可追溯性。爐批號(hào)的可追溯性應(yīng)保持到全部產(chǎn)品制造結(jié)束，所有檢測報(bào)告均應(yīng)有可追溯的爐批號(hào)。

四、結(jié) 語

油氣井油套管生產(chǎn)工序相對(duì)復(fù)雜，尤其是對(duì)螺紋的制造精度要求較高，生產(chǎn)工序多且周期長。本文建議通過駐廠監(jiān)造活動(dòng)，梳理出適宜有效的監(jiān)造流程，設(shè)置質(zhì)量關(guān)鍵控制點(diǎn)，并具體分析駐廠監(jiān)造的主要技術(shù)要點(diǎn)，對(duì)設(shè)備生產(chǎn)階段進(jìn)行質(zhì)量把控，有效降低設(shè)備使用風(fēng)險(xiǎn)。

由于油套管駐廠監(jiān)造服務(wù)是一種無形的產(chǎn)品，因此，更加有必要用高質(zhì)量的工作去保證高質(zhì)量的產(chǎn)品。除了上述的研究內(nèi)容，本文認(rèn)為還有待進(jìn)一步完善以下幾個(gè)方面。

加強(qiáng)駐廠監(jiān)造工作服務(wù)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。這部分包括：持續(xù)細(xì)化監(jiān)造服務(wù)的具體報(bào)表、表格和步驟等細(xì)節(jié)，制定標(biāo)準(zhǔn)化的流程、資料管理、操作規(guī)范等。

加強(qiáng)對(duì)駐廠監(jiān)造人員的工作考核。這部分包括：當(dāng)駐廠監(jiān)造人員發(fā)現(xiàn)工廠重大生產(chǎn)質(zhì)量問題時(shí)，他們是否能及時(shí)、有效地控制工廠產(chǎn)品質(zhì)量，是否發(fā)現(xiàn)監(jiān)造過程中的漏洞并對(duì)其提出合理有效的解決建議等；檢查駐廠監(jiān)造人員日常巡查和重要崗位關(guān)注是否按規(guī)范流程執(zhí)行?？己巳藛T應(yīng)進(jìn)一步了解駐廠監(jiān)造人員的業(yè)務(wù)水平、發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力等；了解并驗(yàn)證駐廠監(jiān)造人員對(duì)規(guī)章制度的貫徹執(zhí)行情況。