油套管钻具类产品质量控制技术讨论

祁国栋

中国石油天然气集团公司质量与标准管理部 （北京 100007）

1 概 述

油气田开发中油套管钻具类产品投入成本约占总开发成本的40%。油套管钻具类产品的质量高低关系到对油气田开发能否顺利安全进行。油套管钻具类产品质量与价格是一对矛盾，质量越好其价格也随之越高，反之也如此。但对油套管钻具类产品用户而言，其追求的不应该仅仅是高质量、高价格的产品，而是采购满足订货技术要求的油套管钻具类产品。为了提高新采购油套管钻具类产品的质量水平，中国石油天然气集团公司出台了若干政策性文件，如要求重要产品委托第三方机构进行驻厂监造、一般产品到货抽样检验，外加年度质量监督抽查等。一种科学的质量控制技术不仅可以保护用户的利益，确保在役油套管钻具类产品质量达标，避免产品质量水平过剩，造成不必要的社会资源浪费，同时也能督促供货商持续不断提升产品质量[1,2]。

新采购油套管钻具类产品的质量合格是其顺利安全服役的必要条件，但非充分条件。油套管钻具类产品在使用过程中随着服役期限的增长不可避免地会产生各种质量问题，这种质量问题被发现的越早、处理的越及时，则造成的危害将越小。为了及早发现服役过程中产生的各种质量问题，对在役管材进行定期检测、维护保养是较好的选择。

2 新购油套管钻具类的产品质量控制技术

油套管钻具类产品包括各规格油套管、钻杆、钻铤、加重钻杆、方钻杆等，不同类型的油套管钻具类产品其结构、材质、服役工况、使用频率、用量、价格等差异较大。无法采用一刀切的质量控制方法来评判所有类型产品的质量优劣。目前各油田普遍采用驻厂监造与抽样检验的方式对新购油套管钻具类产品进行质量检查。

2.1 驻厂监造

采购方聘请第三方机构驻厂对其采购产品的制造过程进行质量监督称为驻厂监造。按监造人员对产品质量控制方式不同可将驻厂监造分为3种:分别为文件审核监造、重点工序监造、全程监造。不同的监造模式投入的监造人员数量、人员水平不同，产生的监造费用也不同，采购方可根据其产品特点选择不同的监造方式。下面分别对3种监造模式进行介绍。

2.1.1 文件审核监造

监造人员进厂后首先对工厂的资质文件、质量手册、工艺文件、检验设备鉴定证书、试验设备鉴定证书、人员资质证书、生产计划等文件进行检查。检查工作结束后监造人员以书面的形式向业主发送检查报告，业主根据检查报告向监造人员发出是否允许工厂生产的指令。若允许工厂生产，则监造人员不定期进入工厂对生产、检验记录进行审查。产品发货前监造人员须向业主提交最终监造报告。

文件审核监造适合于管理规范、质量稳定、在行业内部享有较好口碑的工厂。文件监造的主要关注点如下:

（1）审核质量管理体系运行是否正常，工艺文件、质量文件是否符合订货技术协议要求，生产、检验设备是否在规定鉴定期限内，生产、检验人员是否持证上岗。

（2）审核生产、检验记录的符合性，不合格品特别是批量不合格品的处理措施是否符合规范要求。

（3）审核产品质量证明文件是否与监造人员在检查生产、检验记录中的信息一致。

2.1.2 重点工序监造

重点工序监造是将产品的生产、检验工序划分为若干节点，根据各节点对产品最终质量的影响程度划分出若干重点监造点，重点监造点采用现场见证的监造方式，非重点监造点采用巡查、资料审核等监造方式。国内油套管产品主要采用重点工序监造的方式进行质量控制。以API套管为例，API套管监造点可分熔炼分析、钢管轧制、热处理、无损检测、试验、外观及几何尺寸检验、螺纹加工、成品包装。其中无损检测、试验、外观及几何尺寸检验对产品的质量影响较大，设为重点监造点，采用现场见证的监造方式，其他工序采用资料审核或巡查的方式监造。监造工作结束后，若产品各项检验符合订货技术协议或标准要求，则监造人员需向工厂签发产品质量放行单，监造工作完成两个星期内，监造人员须向采购方提交监造报告。

2.1.3 全程监造

全程监造是将产品制造过程中的所有生产、检验工序列为监造点，监造人员24h全程监督各监造点的工作。该监造模式的优点是监造方可以全面掌握产品的质量信息，最大限度的避免不合格产品流入用户，缺点是该监造模式投入的人力资源成本较高。目前国家重要管线建设用钢管均采用全程监造的方式。

2.2 抽样检验

抽样检测是油套管钻具类产品质量监督的有效措施之一，近年来应用越来越广且逐渐规范化。抽样检测的效果依赖于抽样方案。抽样方案与产品特点、生产厂质量水平、生产方风险、使用方风险，检验成本等有关。过去抽样检验一般按固定比例模式进行，但实际上该检验模式存在着大批严、小批宽的不合理性，已逐步淘汰。固定比例抽样检验的缺点根源在于未按数理统计科学方法设计抽样方案，所以无法确定生产方与使用方风险，也无法得出检验功效，可操作性不强。因此，国内外一些研究机构逐步研究设计了各种统计抽样检验方案，并形成标准。近年来我国抽检理论及应用研究发展迅速，许多行业产品的技术标准明确规定了使用抽样检验方法及其有关标准要求。

2.2.1 抽样方案的制定

抽样检验的第一步是确定抽样检验的执行标准，在确定了抽样检验标准后，生产方与使用方应协商制定合理的抽样方案。抽样方案应根据产品的质量要求，交付和验收的规定来制定。抽样方案的具体协商主要内容如下:

（1）明确单位产品是否符合规定的判据及什么是合格品和不合格品。

（2）明确是要求每个单位产品都合格还是批合格。如果要求每个单位产品都合格则不能采用验收抽样检验。

（3）明确抽样方案及批合格与否的判据。

（4）确定使用不合格品百分数检验还是每百单位产品不合格数检验。

（5）选用抽样方案应以供方与采购方都可接受的风险因素为基础，同时考虑平均样本量等其他因素。供方应了解批质量符合要求时被接收的概率；采购方应了解批质量劣于某规定质量时被接收的概率。

2.2.2 油套管钻具类产品抽样检验

油套管钻具类产品抽样检验一般在油田库房进行，也可在生产厂进行，但必须为对成品管进行检验。其检验执行标准可执行GB/T2828.1计数抽样检验程序第1部分:按接收质量限AQL检索的逐批检验抽样计划、GB/T2828.2计数抽样检验程序第2部分:按极限质量（LQ）检索的孤立批检验抽样方案或其他相关抽样检验标准。检验项目包括无损检测、理化试验、螺纹参数、几何尺寸、外观质量。不同的检验项目，其检验方式、检验费用、检验用时差异较大，生产方与使用方应根据双方能接受的程度协商制定抽样检验方案。须注明的是批合格并不代表该批所代表的所有产品都合格，批不合格并不代表该批所代表产品都不合格。所以在订购油套管钻具类时，应在订购合同中明确规定抽样检验执行标准、抽样方案、复检方案等。

3 油套管钻具类产品的使用与维护制技术

3.1 油管检测及维护技术

由于油管频繁起下作业及抽油杆的偏摩作用使油管螺纹与偏摩部位成为失效频发点。毫无疑问预防油管失效产生的费用远比油管失效后产生的维修费用小。为了尽可能减少突发性失效事故，建议对油管采取以下措施:

（1）油管下井前为每支油管建立电子档案信息库，该信息包含油管的管号、螺纹参数、几何尺寸、服役时间。

（2）定期油管进行检修并根据检修结果更新电子档案信息库，建立强制降级、报废制度。

（3）制定油管使用操作规程，并严格执行。最大限度地避免违章操作带来的油管损伤。由于油管起下频繁，所以建议按最小扭矩上扣。

3.2 套管检测及维护技术

套管下井后，若发现质量问题，则无法起出更换。套管损害对油气井的危害更大，轻则带来昂贵的维修费用，重则油井报废。所以套管的使用也应更加科学化、规范化，建议从以下两方面着手:

（1）规范下井作业。套管下井过程中应严格执行下井作业规程，按规定清洗螺纹、涂抹螺纹脂、对扣，上扣扭矩与速度应符合产品技术要求。

（2）建立定期维修制度。通过测井定期对套管的质量进行监控，并制定维修方案。

3.3 钻具类产品检测及维护技术

（1）建立钻具类产品电子档案。钻具类产品与油管一样，可重复使用。钻具类产品在投入使用前，钻具管理部门应对钻具类产品建立电子档案，档案信息包括钻具类产品编号、生产厂家、规格、化学成分、力学性能、探伤记录、螺纹参数、几何尺寸、外观质量、服役时间、钻具类产品等级等信息。建立钻具类产品电子档案有利于钻具类产品使用者实时查询钻具类产品各项参数，掌握钻具类产品的动态信息，根据每一支钻具类产品的实际情况科学选用，防止存在安全隐患钻具类产品流入使用。

（2）定期检修。避免钻具类产品突然断裂、刺穿等失效事故发生的最好方法之一是预防。与油管一样，在钻具类产品使用过程中，定期对钻具类产品进行各项检查，如括螺纹状况检查、接头偏磨测量、耐磨带检查、内涂层检查、螺纹磁粉探伤、加厚过渡区超声波和磁粉检测、管体电磁检测、壁厚超声波测量、内壁腐蚀状况检查、直线度检查、硬度测试。根据钻具类产品的检查结果针对性地进行相应维修、定级或判废处理，最后将新的钻具类产品信息录入钻具类产品电子档案信息库。

（3）科学使用。①上扣扭矩适当。根据钻具类产品的不同规格与螺纹类型选择不同的上扣扭矩，使螺纹拧接达到最佳状态，防止扭矩过大或过小引起的钻具类产品接头失效；②起下钻平稳。起下钻或遇阻解卡时，钻具类产品在瞬间承受过高的冲击载荷，如果该载荷超过钻具类产品本身的极限载荷易造成钻具类产品断裂失效事故的发生。所以在钻井过程中起下钻应平稳；③钻柱受力中性点。钻柱中性点也即钻柱零应力点。该位置钻柱承受着剪切应力、弯曲应力的同时还承受着的拉伸、压缩 交变应力作用，是整个钻柱的薄弱点。在钻井工程设计中将钻柱受力中性点控制在钻具类产品以下部位钻铤上。钻具类产品与钻铤之间加入数支加重钻具类产品，改变钻柱受力状态，防止随着钻井的进行，中性点偏移到钻具类产品上，引起钻具类产品失效。

4 结论及建议

油套管钻具类产品的质量控制是一个系统工程，任一环节出现问题最终将影响到油气田开发的安全顺利进行。油套管钻具类产品个体差异性大，对于新购产品，应针对其特点选择不同的质量控制方式。建议油套管产品采用以驻厂监造为主抽样检验为辅的质量控制方式；钻具类产品采用抽样检验，检验不包含破坏性项目。对于在役油套管钻具类产品，建议进一步规范使用制度并落实，摸索出符合实际情况的检修周期，做到以预防性检修为主管理制度。

[1]曹峰,卫栋,李亮等.浅谈油套管驻厂监造工作[J].石油工业技术监督,2010,26(5):38-40.

[2]魏嵬,袁鹏斌.推行油井管驻厂监造的意义与实践[J].石油工业技术监督,2004,20(11),43-44.