呂慶鋼：為油管而戰(zhàn)

方寸匠心，不差毫厘。 攝影/侯小鵬

西北油田物資裝備管理專家呂慶鋼扎根一線32年，專攻油管適應(yīng)性難題。

由于所處地域的特殊性，很多物資在東部油田用得好好的，到了中國(guó)石化西北油田就會(huì)出現(xiàn)水土不服，合格但不好用。

今年50歲的呂慶鋼，已經(jīng)在石油行業(yè)工作了32年。跟油管等物資打了半輩子交道，他已是名副其實(shí)的物資裝備管理專家，并成為西北油田物資供應(yīng)管理中心鋼鋼創(chuàng)新工作室的領(lǐng)銜人。雖然時(shí)常被油管問題折磨得“寢食難安”，但他從未有過放棄解決問題的念頭。

正是因?yàn)閳?jiān)持，在創(chuàng)新的路上，他明辨油管毫厘之間的差別，取得了傲人的成績(jī)——發(fā)現(xiàn)油管短節(jié)外螺紋管壁厚度增加0.89毫米，平均連接強(qiáng)度就增加21%；制定6個(gè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，獲得4項(xiàng)國(guó)家實(shí)用新型專利，解決86項(xiàng)物資方面的疑難雜癥，為企業(yè)直接創(chuàng)效7億余元……

攻克油管斷裂難題

油管短節(jié)失效，會(huì)給安全生產(chǎn)帶來很大影響。

2015年以前，呂慶鋼每次聽到油管短節(jié)失效的事，都會(huì)心頭一顫。看著庫(kù)房里擺著的失效短節(jié)，他時(shí)常緊鎖眉頭，苦思解決方法?！翱傄言蚋闱宄?。”

4年時(shí)間里，他多次到短節(jié)失效現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究，尋找失效發(fā)生的規(guī)律?！澳嵌螘r(shí)間，師父像著了魔一樣，每天白天上井收集第一手資料，晚上組織工作室成員討論?！眳螒c鋼的徒弟鄧力說。

功夫不負(fù)有心人！

在對(duì)影響油管短節(jié)可靠性與使用壽命的制約因素進(jìn)行系統(tǒng)研究分析后，他發(fā)現(xiàn)油管短節(jié)外螺紋管壁厚度減少1毫米，平均連接強(qiáng)度就降低10%；而管壁厚度增加0.89毫米，連接強(qiáng)度就增加21%。此外，上扣扭矩隨著上扣圈數(shù)增加，油管的連接強(qiáng)度隨之逐步升高。上扣圈數(shù)低于臨界值時(shí)，其連接強(qiáng)度下降較快。每少上一圈，連接強(qiáng)度降低15%。

如此精細(xì)的數(shù)據(jù)推算，基于大量的實(shí)驗(yàn)論證。呂慶鋼堅(jiān)信，毫厘之間，足以解決油管短節(jié)斷裂難題。

通過反復(fù)試驗(yàn)，呂慶鋼找到了提拉載荷等4種主要影響油管短節(jié)可靠性與使用壽命的因素，提出壁厚偏差、短節(jié)偏心度等5個(gè)關(guān)鍵控制參數(shù)。

由此，他提出將100余種油管短節(jié)類型簡(jiǎn)化為5種基本類型，制定了西北油田油管短節(jié)的加工圖紙和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

通過規(guī)范不同類型油管短節(jié)的加工圖紙、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)等，提高了油管短節(jié)的質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)，最終形成了1個(gè)實(shí)用新型專利和3項(xiàng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

“像這樣專門對(duì)油管短節(jié)進(jìn)行研究改進(jìn)的，在國(guó)內(nèi)很少。而且我們制定了一整套油管短節(jié)制造標(biāo)準(zhǔn)，杜絕了不同廠家所生產(chǎn)的短節(jié)到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)后出現(xiàn)水土不服的情況。”呂慶鋼說。

該成果應(yīng)用后，已經(jīng)使用8000多根油管短節(jié)，但沒有發(fā)生一起油管短節(jié)失效事件，也沒有再因油管短節(jié)斷裂而引起誤工，直接經(jīng)濟(jì)效益超過1000萬元。

讓廢舊油管重新上崗

在西北油田物資供應(yīng)管理中心鋼鋼創(chuàng)新工作室里，廢舊油管分級(jí)管理模型擺在展臺(tái)上，管體上腐蝕坑密布。

呂慶鋼每次向來訪者解說時(shí)，都會(huì)讓人猜一猜這樣的管子還能不能用。很多人都會(huì)搖頭，表示這樣的管子肯定不能再用。而呂慶鋼就是把不可能變成可能的人。

“廢舊物資只是放錯(cuò)了位置的寶貝?！眳螒c鋼常常用這句話和身邊的同事開玩笑。

2017年以來，面對(duì)庫(kù)區(qū)一堆堆報(bào)廢油管，呂慶鋼時(shí)常唏噓。怎么樣才能把這些物資重新利用起來，提高資源利用率，為企業(yè)節(jié)約成本？

他發(fā)現(xiàn)，舊油管修復(fù)判廢取決于判定依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。如果依據(jù)的指標(biāo)太嚴(yán)，就會(huì)導(dǎo)致大量舊油管報(bào)廢，造成資源浪費(fèi)；如果依據(jù)的指標(biāo)太寬，將增大油管下井后失效的風(fēng)險(xiǎn)，影響安全生產(chǎn)，失去修復(fù)的意義。

按照中國(guó)石化集團(tuán)公司的標(biāo)準(zhǔn)，西北油田舊油管判廢比例在10%～20%之間，每年大約有45萬米舊油管判廢。按根算，大約有五六萬根。如此嚴(yán)苛的舊油管判廢標(biāo)準(zhǔn)，不能兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性。

查閱大量的資料后，呂慶鋼發(fā)現(xiàn)對(duì)舊油管進(jìn)行判定分級(jí)管理是實(shí)現(xiàn)舊油管安全性和經(jīng)濟(jì)性相統(tǒng)一的良好措施。但是，舊油管分級(jí)管理涉及因素很復(fù)雜。不但涉及產(chǎn)品自身的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，而且涉及各種缺陷對(duì)油管性能的影響，與油田不同的使用條件也密切相關(guān)。不同油田、不同區(qū)塊、不同井況，對(duì)油管應(yīng)用安全性和經(jīng)濟(jì)性的要求側(cè)重點(diǎn)并不相同。

想要重新喚醒這些廢舊油管，充滿挑戰(zhàn)。

呂慶鋼和技術(shù)人員調(diào)研了舊油管修復(fù)的技術(shù)現(xiàn)狀、質(zhì)量管理現(xiàn)狀、舊油管缺陷類型以及各種井不同工況條件下油管載荷、壓力和腐蝕情況，建立了舊油管腐蝕坑缺陷模型，確定了含腐蝕坑舊油管剩余強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法。

經(jīng)過18組沖擊試驗(yàn)、40組材料拉伸試驗(yàn)、2組材料金相分析、6組腐蝕坑宏觀觀察和能譜分析、6組試驗(yàn)斷口分析、38根全尺寸實(shí)物評(píng)價(jià)試驗(yàn)，他們?cè)敿?xì)規(guī)定了一級(jí)油管、二級(jí)油管和報(bào)廢油管的適用環(huán)境，對(duì)通徑和清洗、外觀檢驗(yàn)、無損檢測(cè)和壁厚檢測(cè)、靜水壓試驗(yàn)、修扣和更換接箍、標(biāo)識(shí)等環(huán)節(jié)提出具體要求，最終形成1個(gè)技術(shù)規(guī)范。

2023年7月，在修井現(xiàn)場(chǎng)，590根被盤活的特殊油管順利入井，分別下深到2892米和2811米，開始新一輪次的服役。經(jīng)測(cè)試，生產(chǎn)油壓分別為0.75兆帕和1.4兆帕，日產(chǎn)油分別為21噸和30噸。它們正常生產(chǎn)，使用效果良好，直接節(jié)約成本47萬元?？粗@樣的效果，呂慶鋼撓頭，咧嘴憨笑。

通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定，西北油田實(shí)現(xiàn)了舊油管的分級(jí)管理，二級(jí)油管得以在機(jī)抽井等工況要求較低的井中應(yīng)用。數(shù)據(jù)顯示，對(duì)舊油管進(jìn)行判定分級(jí)管理，盤活了各采油廠15萬根前期已經(jīng)判定報(bào)廢的油管。按80%的修復(fù)率，可以修復(fù)二級(jí)油管12萬根以上，節(jié)約采購(gòu)資金9600萬元。

攻克管線防腐瓶頸

西北油田的工況條件苛刻，國(guó)內(nèi)矚目，歷來是各大鋼廠希望攻克的技術(shù)高地。

在與各鋼鐵廠打交道的過程中，呂慶鋼有意引導(dǎo)各大鋼廠以其技術(shù)力量，解決油田生產(chǎn)上的難題。同事開玩笑說：“老呂，你這是打太極，借力打力?！?/p>

西北油田所屬油氣田，處于硫化氫、二氧化碳、氯離子共存的腐蝕環(huán)境體系中。生產(chǎn)環(huán)境中溶解氧的加入，使本就惡劣的腐蝕環(huán)境體系更加復(fù)雜。腐蝕造成油氣田金屬管線頻繁穿孔，帶來的直接損失和間接損失呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，嚴(yán)重制約了油氣安全生產(chǎn)，增加了維修成本和油氣損耗。

在金屬管線應(yīng)用上，油氣田主要以低碳鋼管為主。西北油田以20號(hào)鋼為主，但使用這種鋼管的部分單井輸送管線壽命僅300余天。為解決集輸管線日趨嚴(yán)重的腐蝕問題，呂慶鋼和技術(shù)人員開展系統(tǒng)腐蝕機(jī)理、腐蝕因素、腐蝕規(guī)律研究。

項(xiàng)目實(shí)施過程中，呂慶鋼與寶鋼研究院共同攻關(guān)，對(duì)20號(hào)鋼、精煉20號(hào)鋼、316L抗腐蝕鋼種等10種新材質(zhì)進(jìn)行了力學(xué)性能、焊接性能、抗腐蝕性能等方面的研究。在提高各項(xiàng)性能的前提下，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性，在寶鋼的密切配合下，最終研發(fā)成功了BX245材質(zhì)輸送流體管。

這種輸送管添加了1%的碳元素，因此表現(xiàn)出了優(yōu)異的抗腐蝕性能，均勻腐蝕速率降低8.01%，點(diǎn)腐蝕速率降低31.59%。按照當(dāng)時(shí)的價(jià)格，生產(chǎn)成本比20號(hào)鋼增加不到10%，具有較高的性價(jià)比。

BX245材質(zhì)輸送流體管在8條新建單井管線和T702B單井管線腐蝕治理中共應(yīng)用25千米，使用至今已1000余天，未發(fā)生一起刺漏事故，提高了單井管線的使用壽命，取得了很好的效果。

推動(dòng)關(guān)鍵物資國(guó)產(chǎn)化

在推動(dòng)關(guān)鍵物資國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程上，呂慶鋼不斷攻克卡脖子難題，實(shí)現(xiàn)了物資保供的自立自強(qiáng)。

7月20日，由呂慶鋼牽頭推進(jìn)的超深井系列油套管國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目取得新進(jìn)展——聯(lián)合研發(fā)的155UD新鋼級(jí)套管完成實(shí)物實(shí)驗(yàn)，開始規(guī)?；a(chǎn)。

該套管具有高強(qiáng)、高韌性能，管體抗壓強(qiáng)度可達(dá)151兆帕，抗外擠和氣密性良好，性能指標(biāo)滿足“深地工程”使用要求。

據(jù)了解，中國(guó)石化在油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域?qū)嵤┑摹吧畹毓こ獭辈粩喃@得突破。雖然超深層油氣具有資源豐富、整體儲(chǔ)量大等特點(diǎn)，但“深地工程”井深超過8000米，地層壓力超過150兆帕，井底溫度超過200℃，具有鉆井開次多、裸眼段長(zhǎng)、高含硫化氫等特點(diǎn)，面臨著世界級(jí)勘探開發(fā)難題。

“前期，深地工程在面對(duì)復(fù)雜惡劣作業(yè)環(huán)境時(shí)，只能被動(dòng)增加油套管壁厚進(jìn)行應(yīng)對(duì)，導(dǎo)致管柱重量快速增加，給生產(chǎn)安全性和作業(yè)經(jīng)濟(jì)性帶來嚴(yán)重挑戰(zhàn)?！眳螒c鋼坦言，“我們亟待研發(fā)超深井高鋼級(jí)系列油套管，進(jìn)一步升級(jí)抗外擠、抗內(nèi)壓、抗拉伸等性能，最大限度控制施工風(fēng)險(xiǎn)、提高生產(chǎn)效率、降低作業(yè)成本?！?/p>

中國(guó)石化物資裝備部會(huì)同油田事業(yè)部多次組織油田企業(yè)、制造商及第三方機(jī)構(gòu)開展調(diào)研。結(jié)合超深井勘探開發(fā)難題，最終決定通過提升管體鋼級(jí)和管端螺紋扭矩，實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。

呂慶鋼牽頭組建了30人的專家團(tuán)隊(duì)，從工程設(shè)計(jì)、物資采購(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)使用、技術(shù)研發(fā)、質(zhì)量評(píng)價(jià)五個(gè)專業(yè)方向，制定專項(xiàng)采購(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，有針對(duì)性地提升了套管橫向屈服強(qiáng)度、縱向拉伸性能、極限抗扭能力等67項(xiàng)管體及螺紋指標(biāo)參數(shù)，引導(dǎo)制造商做好技術(shù)攻關(guān)。

經(jīng)過一年多時(shí)間的研發(fā)，新型UD套管產(chǎn)品完成第三方檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)使用性能穩(wěn)定良好，目前已在西北油田順北地區(qū)井深超過8000米的鉆井作業(yè)中應(yīng)用1074噸。

牽頭制定的中國(guó)石化《非API標(biāo)準(zhǔn)油套管采購(gòu)技術(shù)規(guī)范》第一、二部分通過專家組審查并形成專家審查意見。該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了非API標(biāo)準(zhǔn)套管和油管的生產(chǎn)、訂貨采購(gòu)及其檢測(cè)事項(xiàng)，使同規(guī)格產(chǎn)品在不同部門、單位和廠家之間能及時(shí)互通信息，有利于產(chǎn)品推廣和技術(shù)進(jìn)步，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)非API標(biāo)準(zhǔn)套管和油管采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的空白。

針對(duì)管坯生產(chǎn)、化學(xué)成分、探傷、水壓、溯源管理、跟井服務(wù)等全流程，額外設(shè)置36項(xiàng)質(zhì)量管控措施，詳細(xì)制定到貨檢驗(yàn)、上井檢測(cè)、固井試驗(yàn)3項(xiàng)質(zhì)量評(píng)價(jià)方案，確保新產(chǎn)品質(zhì)量全程受控。據(jù)計(jì)算，高強(qiáng)高韌系列套管價(jià)格比進(jìn)口套管降低34%，采購(gòu)周期由180天縮短至90天。

…… ……

為油管而戰(zhàn)，呂慶鋼成果不斷。他的想法依然樸素：“沒啥，就是想讓進(jìn)入油田的每件物資都合格、好用?！?/p>

責(zé)任編輯：陸曉如

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