基于全生命周期的油井管監(jiān)造新模式

暢新輝，莊旭，王明，張磊

（1.中國(guó)石油集團(tuán)工程材料研究院有限公司，陜西 西安 710077；2.中國(guó)石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000；3.中國(guó)石油天然氣股份有限公司長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，陜西 延安 717600）

1 前言

油井管包括鉆桿、套管和油管等，通過(guò)專用螺紋連接形成鉆柱和油/套管柱。鉆柱是油氣開發(fā)的必備工具，套管柱和油管柱則是封隔地層和開采油氣的唯一通道。套管壽命決定油氣井壽命，是油氣田的命脈。近年來(lái)，隨著我國(guó)油氣對(duì)外依存度持續(xù)攀升，為保證國(guó)家能源安全，國(guó)內(nèi)不斷加大勘探開發(fā)力度，大量油井管應(yīng)用于油田建設(shè)，作為油氣井建設(shè)的重要物資，其質(zhì)量性能直接關(guān)系到油氣井的使用壽命，也影響生產(chǎn)企業(yè)的安全運(yùn)行。油井管作為油田壽命和安全的關(guān)鍵所在，如何監(jiān)造才能既保證安全性又增效益，相信是很多業(yè)主關(guān)心的問(wèn)題，傳統(tǒng)油井管監(jiān)造只在生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行，而對(duì)其在使用過(guò)程以等環(huán)節(jié)的管控相對(duì)薄弱，本文從油井管的全生命周期理論出發(fā)，探討油井管監(jiān)造新模式以及數(shù)字化，為油井管監(jiān)造行業(yè)的研究提供一些創(chuàng)新思路和技術(shù)支撐，以期對(duì)油井管監(jiān)造行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展有所裨益。

駐廠監(jiān)造制度是現(xiàn)代工業(yè)中質(zhì)量控制模式的一種，往往被大型工程建設(shè)中采購(gòu)關(guān)鍵和重點(diǎn)設(shè)備環(huán)節(jié)所采用，也成為工程監(jiān)理的一個(gè)重要組成部分。油井管駐廠監(jiān)造本質(zhì)上是一種專業(yè)化技術(shù)服務(wù)，它是業(yè)主根據(jù)合同，委托有相關(guān)資質(zhì)的第三方技術(shù)檢驗(yàn)單位對(duì)所購(gòu)的貨品，根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和制造廠簽訂的合同文件，進(jìn)入制造廠的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)所購(gòu)貨品的生產(chǎn)制造全過(guò)程進(jìn)行的質(zhì)量監(jiān)督與控制。

國(guó)內(nèi)最早石油管駐廠監(jiān)造產(chǎn)生于20 世紀(jì)90 年代初期，由中國(guó)石油管材研究所提出，并根據(jù)我國(guó)當(dāng)時(shí)鋼管生產(chǎn)廠水平和國(guó)情，制定了“既監(jiān)督工廠質(zhì)量體系的有效性，又監(jiān)督工廠產(chǎn)品質(zhì)量符合性，從原材料進(jìn)廠到產(chǎn)品裝運(yùn)全過(guò)程監(jiān)督”的內(nèi)外結(jié)合的、全方位的質(zhì)量保證模式。通過(guò)30 年來(lái)的實(shí)踐，這種形式的監(jiān)造服務(wù)極大地推動(dòng)了石油管產(chǎn)品質(zhì)量的提高，促進(jìn)了鋼管廠、鋼廠等企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，大幅度降低了石油管產(chǎn)品使用中的風(fēng)險(xiǎn)，為國(guó)內(nèi)輸油、輸氣管線和油田建設(shè)作出了重要貢獻(xiàn)。

2 理論基礎(chǔ)

全生命周期理論是指產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用到廢棄的全過(guò)程，這一理論是國(guó)際上公認(rèn)的一項(xiàng)重要理論，它強(qiáng)調(diào)了對(duì)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)、使用、廢棄的全過(guò)程進(jìn)行控制和管理。在油井管監(jiān)造的過(guò)程中，采用全生命周期理論可以保證油井管質(zhì)量的穩(wěn)定性和安全性，降低監(jiān)造成本和資源消耗。油井管全生命周期可以分為設(shè)計(jì)開發(fā)、生產(chǎn)制造、使用維護(hù)三個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)節(jié)在科研單位或者制管廠完成，生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)在鋼管制造廠完成，使用維護(hù)環(huán)節(jié)在油氣田現(xiàn)場(chǎng)。油井管使用壽命在各個(gè)地區(qū)有所差異，主要取決于油井管材質(zhì)，地質(zhì)條件、輸送介質(zhì)以及現(xiàn)場(chǎng)使用情況等，從油田業(yè)主投資的角度來(lái)考慮，希望套管使用壽命越長(zhǎng)越好，能夠在各種條件下（包括復(fù)雜深層、蠕變地層、嚴(yán)酷腐蝕環(huán)境等）最大程度保證油氣井的使用壽命，避免油井管早期失效為企業(yè)帶來(lái)?yè)p失。

3 實(shí)現(xiàn)途徑

對(duì)于油井管監(jiān)造，借鑒已有的經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用全生命周期理論，結(jié)合油井管生產(chǎn)使用的實(shí)際情況，將監(jiān)造工作進(jìn)行縱向擴(kuò)展，向上觸及工程地質(zhì)一體化，向下延伸至井下作業(yè)質(zhì)量，達(dá)到既監(jiān)督工廠質(zhì)量體系的有效性和油井管產(chǎn)品質(zhì)量的符合性，又監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)使用的合理性與規(guī)范性，打造全方位立體監(jiān)造新模式，為油田企業(yè)油氣井長(zhǎng)久安全使用保駕護(hù)航。

傳統(tǒng)油井管監(jiān)造只負(fù)責(zé)油井管的制造直至發(fā)運(yùn)階段，后期使用情況則由業(yè)主決定，而基于全生命周期理論的油井管監(jiān)造新模式則是考慮到油井管下井乃至井下作業(yè)情況，及早介入油井管設(shè)計(jì)與開發(fā)，根據(jù)實(shí)際使用情況研究開發(fā)與之配伍的特殊鋼級(jí)或者特殊扣油井管，形成設(shè)計(jì)開發(fā)-使用維護(hù)-完善改進(jìn)這樣一個(gè)閉環(huán)持續(xù)改進(jìn)過(guò)程，這種階梯式上升PDCA 循環(huán)則主要依靠監(jiān)造、油氣田企業(yè)以及開發(fā)制造者之間的協(xié)同配合。

4 新監(jiān)造模式的優(yōu)勢(shì)分析

與傳統(tǒng)的油井管監(jiān)造模式相比，基于全壽命周期的油井管監(jiān)造新模式具有以下特點(diǎn)。

（1）有利于優(yōu)化油井管開發(fā)。油田業(yè)主經(jīng)過(guò)近幾十年的油氣田開發(fā)，積累了大量地質(zhì)資料和油井管使用情況，針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題，可以有針對(duì)性地開發(fā)抗高溫、抗擠、抗腐蝕等新型油套管，使油井管性能持續(xù)改進(jìn)，如針對(duì)蠕變地層需加強(qiáng)抗擠設(shè)計(jì)，酸性介質(zhì)或者H2S 腐蝕介質(zhì)則需要加強(qiáng)抗腐蝕性設(shè)計(jì)等類似情況，依靠工程材料研究院在石油管領(lǐng)域的科研實(shí)力，聯(lián)合鋼管制造企業(yè)，油氣田企業(yè)聯(lián)合開發(fā)，為我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展壯大貢獻(xiàn)自己的力量。

（2）有利于業(yè)主油井管專業(yè)技術(shù)水平的提高。由于專業(yè)的限制，大部分油田業(yè)主對(duì)于油井管材料性能的認(rèn)識(shí)還不深刻，存在油井管使用情況不清楚等情況，通過(guò)監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)使用的合理性與規(guī)范性，可以提高業(yè)主對(duì)油井管新材料、新扣型、新技術(shù)的理解以及做好現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的管理工作。

（3）有利于保證油井管質(zhì)量，降低套損治理成本。通過(guò)全生命周期監(jiān)造模式的實(shí)施、憑借中石油工程材料研究院在石油管方面的科研實(shí)力以及北京隆盛這樣專業(yè)化的監(jiān)理隊(duì)伍，可以避免因不合理的油套管選型、開發(fā)以及不規(guī)范的操作所產(chǎn)生的潛在油套管損壞，保證油套管性能的完整性，避免后期產(chǎn)生的不必要的套損治理成本。

（4）有利于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定。通過(guò)這一系列的監(jiān)造實(shí)踐，將成熟的產(chǎn)品和程序標(biāo)準(zhǔn)化，不斷做大做優(yōu)我國(guó)油井管市場(chǎng)。進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中“標(biāo)準(zhǔn)先行”的特征越來(lái)越突出，標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)已成為繼產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)和品牌競(jìng)爭(zhēng)之后一種層次更深、水平更高、影響更大的競(jìng)爭(zhēng)形式。

5 數(shù)字化監(jiān)造及其優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)監(jiān)造在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)造過(guò)程中存在工作效率低下，紙質(zhì)資料填寫較多、業(yè)主無(wú)法直觀了解監(jiān)造現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)等缺陷。隨著云端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、無(wú)線直播和視頻記錄等技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在線運(yùn)作管理和移動(dòng)端APP 數(shù)據(jù)采集和傳輸，工業(yè)產(chǎn)品監(jiān)造數(shù)字化已經(jīng)成為可行的解決方案，相比傳統(tǒng)的監(jiān)造方式，數(shù)字化監(jiān)造具有以下優(yōu)勢(shì)。

（1）監(jiān)造工作過(guò)程透明化。建立全生命周期油井管監(jiān)造系統(tǒng)，構(gòu)建一站式可視化的監(jiān)測(cè)平臺(tái)，確保能夠全方位、全生命周期的監(jiān)控油井管質(zhì)量狀況，及時(shí)預(yù)警和處理可能的風(fēng)險(xiǎn)。平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)，方便易用，通過(guò)多媒體采集客觀影像，相關(guān)方隨時(shí)隨地獲取數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要通過(guò)遠(yuǎn)程檢驗(yàn)視訊功能，直播工作現(xiàn)場(chǎng)，并全程錄像。智能設(shè)備APP 采集的照片證據(jù)，明確標(biāo)明地理位置坐標(biāo)、拍攝人和時(shí)間等，完全保證監(jiān)造過(guò)程的真實(shí)性、有效性和可追溯性。

（2）有效成本控制。根據(jù)產(chǎn)品種類、檢驗(yàn)范圍，采用新型監(jiān)造模式：即現(xiàn)場(chǎng)人員采集數(shù)據(jù)并遞交到后臺(tái)技術(shù)主管進(jìn)行審核，并形成最終報(bào)告。不同產(chǎn)品、項(xiàng)目中，一名技術(shù)主管可同時(shí)管理多名現(xiàn)場(chǎng)人員執(zhí)行任務(wù)，從而大大降低現(xiàn)場(chǎng)人員的成本。

（3）監(jiān)造效率顯著提高。通過(guò)梳理油井管生命周期管理，建立全生命周期管理體系，包括工藝過(guò)程和信息化系統(tǒng)，以便全面控制油井管產(chǎn)品的品質(zhì)，提高油井管生命周期的穩(wěn)定性和安全性。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和信息輸入，監(jiān)造工程師與客戶、技術(shù)管理的信息分享，保證在整個(gè)作業(yè)過(guò)程中及時(shí)匯報(bào)現(xiàn)場(chǎng)的狀況，并在監(jiān)造檢驗(yàn)結(jié)束后一次性完成報(bào)告?zhèn)鬟f。

（4）服務(wù)完整性和質(zhì)量保證。優(yōu)化生產(chǎn)監(jiān)造流程，采用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和方式，提供全生命周期的相關(guān)文檔管理，以確保油井管生產(chǎn)過(guò)程的完整性和可追溯性。通過(guò)中控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)管和管理，提高油井管的生產(chǎn)質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)流程，預(yù)設(shè)關(guān)鍵檢查點(diǎn)，使用智能設(shè)備APP 保證現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的完整、準(zhǔn)確、有效性，后臺(tái)技術(shù)管理人員監(jiān)督檢驗(yàn)過(guò)程，評(píng)審現(xiàn)場(chǎng)人員提交的數(shù)據(jù)，從而使監(jiān)造檢驗(yàn)服務(wù)最大限度地降低對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員的要求和檢驗(yàn)結(jié)果的人為主觀判斷，保證監(jiān)造檢驗(yàn)工作的客觀性和質(zhì)量的一致性。

（5）質(zhì)量控制的有效性。通過(guò)采集和分析全生命周期的油井管數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化和管理，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，提供實(shí)時(shí)監(jiān)控，方便管理人員了解生產(chǎn)過(guò)程，進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整和管理。數(shù)字化監(jiān)造與大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用平臺(tái)數(shù)據(jù)與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的一體化，為大數(shù)據(jù)分析奠定基礎(chǔ)，最大限度挖掘業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)價(jià)值。應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠隨時(shí)掌握和追蹤油井管質(zhì)量的變動(dòng)情況，對(duì)不同供應(yīng)商油井管質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，精準(zhǔn)施策，對(duì)提高油井管質(zhì)量水平有顯著的促進(jìn)作用。

（6）人才與經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備。數(shù)字化監(jiān)造需要不同職能部門之間的緊密協(xié)作和信息共享，監(jiān)造人員需要在團(tuán)隊(duì)中協(xié)調(diào)和溝通，能夠有效與相關(guān)人員共同推進(jìn)全生命周期油井管監(jiān)造新模式的實(shí)施和落地，另外，數(shù)字化監(jiān)造需要監(jiān)造人員具備創(chuàng)新思維和跨界思維能力，能夠從業(yè)務(wù)需求和技術(shù)應(yīng)用等多方面考慮，以持續(xù)優(yōu)化服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)增加服務(wù)價(jià)值，提供創(chuàng)新性的數(shù)字化解決方案和服務(wù)，推動(dòng)數(shù)字化監(jiān)造的創(chuàng)新發(fā)展。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）油井管監(jiān)造新模式主要將油井管設(shè)計(jì)開發(fā)階段前移，監(jiān)造管理工作向后延續(xù)的一種全生命周期監(jiān)造新模式。

（2）數(shù)字化監(jiān)造方式相比傳統(tǒng)型監(jiān)造具有很強(qiáng)的便利性，能夠顯著提高油井管監(jiān)造人員的工作效率，全面降低監(jiān)造成本，同時(shí)提高油井管生命周期的穩(wěn)定性和安全性，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

總之，油井管監(jiān)造新模式和數(shù)字化監(jiān)造相比傳統(tǒng)的油井管監(jiān)造具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，但是在實(shí)踐中還需要不斷總結(jié)和優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)油井管監(jiān)造質(zhì)量管理工作規(guī)范化、合理化、程序化、標(biāo)準(zhǔn)化，以達(dá)到促進(jìn)油井管監(jiān)造行業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的目的。隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，傳統(tǒng)制造業(yè)由“制造”向“智造”轉(zhuǎn)型，全生命周期油井管監(jiān)造新模式和數(shù)字化監(jiān)造也會(huì)得到進(jìn)一步的完善和應(yīng)用。