方 伟,吕 华,秦长毅,张 华,许晓锋,徐 婷
(中国石油集团石油管工程技术研究院 陕西 西安 710077)
油井管(套管、油管、钻杆等)在石油工业中占有重要的位置,其在石油工业中的地位不仅表现为用量大、花钱多,更主要的是其质量、性能对石油工业的发展至关重要[1]。
过去我国油井管订货和检验主要以API标准为依据,一直依赖进口。由于早期的API标准对材质要求不严,造成许多符合标准的产品发生失效事故,给石油工业造成了重大损失。二十世纪八十年代,随着钻杆内外加厚过渡带结构等提案的提出并纳入API相关标准,促进了石油管材质量水平的提高。九十年代,结合油井管检验、使用、科研成果和失效分析数据,制定了油井管订货补充技术条件。这些技术条件的提出和标准的完善使油井管质量不断提高,为油田减少了事故,给石油工业带来了巨大的效益,同时也提高了国产油井管的质量。
自1985年石油工业标准体系建立以来,通过石油管材专业标准化技术委员会多年的努力,已形成了一套较完善的油井管标准体系,基本满足了油田日常的勘探和生产需要。产品标准涉及油气田勘探与生产所使用的各类常规油井管产品及配套的涂镀层、螺纹脂等,方法标准涵盖了检验、评价、分级、作业等,以及使用与维护、选用等推荐作法[1-3]。
近年来,油井管服役条件日益复杂和严酷。随着井深增加,井内温度、压力相应提高。近年来发展的钻井新技术对钻柱构件结构和材料都有特殊的、严格的要求。随着国内油田特别是西部油气田的开发,对油井管的技术要求越来越高,高性能的非API油井管得到迅速发展[4]。为对非API油井管的生产、检验、评价和使用等方面进行规范,石油管材专业标准化技术委员会组织开展了非API油井管标准化研究,已初步建立了非API油井管标准体系,并研究制定了30余项标准。
目前,油井管国家和行业标准共计近70项,规划项目90余项。针对同一产品,相关标准多达20余项,包括产品规范,设计验证、检验试验、选用、分级、评价方法,涂镀层技术条件,维护与使用等,仅产品标准除涉及常规的钢制管材,还有近年新开发应用的铝合金、钛合金、非金属、非金属复合油井管等。除此之外,各油公司还有自己的企业标准,近两年成立的中国材料与试验团体标准(CSTM)石油石化工程及装备材料领域委员会也在陆续制定相关的团体标准。油井管标准的多元化、复杂化,对油田标准实施提出了更高的要求。在油井管采购过程中,如果不能选好用好相关标准,所购产品不能满足油田生产需求,则会使产品在使用中发生失效事故,给油田造成相应的经济损失。
为做好标准实施工作,油田各业务部门尤其是采购部门应熟知企业标准化工作基本要求,掌握标准化相关知识,明确有关概念,并能正确理解标准并选好用好标准,做好油井管采购等工作,充分发挥标准在促进技术进步、节能降耗、保护安全和用户利益等方面的作用,为油田生产保驾护航。
企业标准化工作的基本原则是必须符合国家有关法律法规的有关规定,将法律法规贯穿在企业各项活动中,严格依据标准组织生产经营,保证企业的活动依标准进行。
《中华人民共和国标准化法》是我国首部也是唯一一部标准化相关法律,该法1988年首次通过,2017年通过修正案。该法规定:强制性标准必须执行;不符合强制性标准的产品、服务,不得生产、销售、进口或者提供;生产、销售、进口产品或者提供服务不符合强制性标准,或者企业生产的产品、提供的服务不符合其公开标准的技术要求的,依法承担民事责任。
与《标准化法》配套的相关法规有《中华人民共和国标准化法实施条例》及各省标准化条例、标准化监督管理条例等,相关规章如《国家标准管理办法》、《行业标准管理办法》、《采用国际标准管理办法》等。此外,还有相关的规范性文件,如《关于加强强制性国家标准通报工作的通知》等。
标准化管理部门和岗位及生产业务主管部门应配备相应的标准文本。生产技术业务部门技术人员应配备相应的标准文本或作业文件。操作岗位应有相关的标准文本或作业文件,并应能熟悉标准中涉及本岗位的技术内容[5]。
每个标准执行岗位应严格按标准或作业文件规定的要求执行。其最终结果和过程控制结果均应符合标准或作业文件所规定的指标或要求。对标准实施中所必须的设备、仪器和技术手段,均应配备、完善。
从世界范围来看,有国际标准、区域标准、国家标准。按照标准本身发生作用的有效范围,我国标准分为国家标准、行业标准、地方标准和团体标准、企业标准。
技术标准体系的构成:基础标准,设计标准,产品标准,采购标准,工艺标准,半成品标准,设备、基础设施和工艺装备标准,检验、验收和试验方法标准,测量、检验和试验设备标准,包装、搬运、贮存、标志标准,安装、交付标准,服务标准,能源标准,安全标准,职业健康标准,环境标准,信息标准等[6]。
国家标准分为强制性标准、推荐性标准。对保障人身健康和生命财产安全、国家安全、生态环境安全以及满足经济社会管理基本需要的技术要求,应当制定强制性国家标准。
行业标准、地方标准为推荐性标准。当推荐性标准一经被采用或在合同中被引用,则被采用或被引用的内容就应受合同法或有关经济法的约束。
强制性标准必须执行,鼓励采用推荐性标准。强制性国家标准代号为GB,推荐性标准代号如GB/T(推荐性国家标准)、SY/T(石油天然气行业标准)、SH/T(石油化工行业标准)等。
团体标准由该团体成员约定采用或者按照该团体的规定供社会自愿采用,标准代号如T/CSTM(中国材料与试验团体标准)。
企业标准是企业先进技术和先进经验的结晶,是技术创新真正取得实效、企业开创市场占领市场的有效技术手段。同时,企业标准是企业组织生产、经营活动的依据,企业应严格执行。企业标准代号由“Q/”加企业代号组成。
采用国际标准和国外先进标准是指将国际标准或国外先进标准的内容,经过分析研究和试验验证,不同程度地转化为我国标准,并贯彻实施。采用国际标准是消除贸易技术壁垒的重要基础之一,也是我国的一项基本国策。
为了发展社会主义市场经济、减少技术性贸易壁垒和适应国际贸易的需要,提高中国产品质量和技术水平,原国家质量监督检验检疫总局审议通过并发布了《采用国际标准管理办法》,其中规定了采用国际标准国外先进标准的八项原则。
根据该管理办法,我国标准采用国际标准的程度,分为等同采用和修改采用,其具体含义见管理办法第十二条。
与国际标准一致性程度的标识代号为等同采用(identical):IDT;修改采用(modified):MOD。标准使用者可通过标准封面上标准名称下面的与国际标准的一致性程度标识或前言中有关与国际文件、国外文件关系的说明明确所使用标准与国际国外标准的关系。
根据相关条例规定,标准实施后,标准技术归口单位或制定单位应根据科学技术发展和经济建设的需要对标准定期进行复审。标准的复审周期一般不超过五年。经过复审,对不适应经济社会发展需要和技术进步的应当及时修订或者废止。
经复审需修订的标准,新版标准发布实施后将代替旧版标准。被代替标准在某些特定情况下仍可使用。在新版标准的前言中给出了有关标准代替的全部或部分其他文件的说明。
经复审拟废止的标准经审批单位公布后,不可再使用。行业标准在相应的国家标准发布实施后,自行废止。对于强制性标准,新版标准一旦发布,旧版标准不可再使用。需强调的是,标准技术归口单位或制定单位对拟“废止”的标准应十分谨慎,避免造成标准废止后“无标可依”的局面。
企业应通过标准化主管部门(如国家标准化管理委员会http://www.sac.gov.cn)或标准技术归口单位官方网站及时获取相关标准发布信息,并根据实际需要及时配备现行有效的正版标准,确保所有业务岗位使用标准最新版。
除了关注已有标准的版本更新情况外,还应重点关注新制定标准的信息,如近几年结合科研成果及油田需求制定的新产品标准,设计、评价方法标准等。可将标准化的新产品、新方法及时应用到油气勘探与生产作业中,以促进科技成果转化和产业化快速发展,实现节能减排、安全高效的油气生产。
随着高性能油井管的开发和应用,油气生产使用的油井管产品种类繁多,有特殊材质油井管、特殊用途油井管、特殊螺纹油井管等。为保证油气井生产作业的安全高效,必须保证油井管的科学选用。
SY/T 6268—2017《油井管选用推荐作法》是为提高油井管的选用水平,减少和避免井下失效事故的发生,确保油井管管柱系统的全寿命周期内的完整性,在设计、钻井、完井、生产等环节中一体化考虑管材选用的基础上,给出了油井管选用的一般原则、不同工况下油井管的选用等[7]。
SY/T 6857.1—2012《石油天然气工业特殊环境用油井管 第1部分:含H2S油气田环境下碳钢和低合金钢油管和套管选用推荐做法》给出了含H2S油气田环境下用碳钢和低合金钢油管和套管选用原则、质量控制要求和检验方法,适用于含H2S油气田环境下用油管和套管的选用。该标准以保证套管和油管在H2S介质工况条件下使用安全可靠性和使用寿命为目标,根据不同的H2S分压、pH值等参数对工况条件进行分级,针对不同工况条件对套管和油管的选用给出了一般作法,并分别对API套管和油管及非API套管和油管产品选用时管材的质量控制、检验项目、方法和应力门槛水平等方面提出了基本要求[8]。
油井管选用规范除上述两项标准外,还有SY/T 7370—2017《地下储气库注采管柱选用与设计推荐作法》等。油田设计和采购部门应明确产品的服役工况,熟知相关的选用规范,根据服役工况条件合理选择适用的油井管产品。
现行的油井管标准中,针对某一产品可能既有国家标准,又有行业标准,甚至还有企业标准。“标准级别越高,其技术要求越高”是我国在标准实施中存在的最大误区。事实上,在各级标准中,标准级别越高,其适用性越广泛,技术要求也相对较低[3]。
在现有的油井管国家标准中,基本上是通过采用国际国外标准(ISO、API)制定的。由于国际国外标准注重于互换性、通用性,在技术水平上并不是最高标准、最高水平,我国行业标准在国家标准的基础上根据我国油田实际工况条件提出了更高更严的要求。企业的内控标准(企业标准)往往高于国际国外标准,甚至是国家标准和行业标准。但这并不意味着标准越严越好。技术要求一味地加严,可能导致生产制造成本的增加。因此,选择标准级别的原则是满足需求最好。
针对油井管产品,除各级产品标准及相关的试验检验方法标准外,还有评级评价标准、实物试验方法标准等。
SY/T 5539—2013《油井管产品质量评价方法》规定了油井管产品的抽样及检验方案、质量特性及不合格分类、质量特性检验评分规则、等级划分等质量评价方法,适用于油管、套管(包括高抗挤毁套管、抗腐蚀套管和油管等)、钻杆、加重钻杆、钻铤、钻具稳定器、钻杆接头和转换接头等油井管产品质量的评价[9]。该标准对油井管产品的选用、质量评级评价有着重要的作用。
结合我国油田需求及多年的套管和油管接头评价试验数据和经验制修订的SY/T 6128—2012《套管、油管螺纹接头性能评价试验方法》规定了石油天然气工业用油管、套管螺纹连接性能(粘扣趋势、结构完整性和密封性)的全尺寸评价试验方法[10]。该标准对保证油井管产品质量和使用性能具有重要的作用。油井管全尺寸评价试验方法不仅被制造商用于螺纹接头的开发研究和使用性能的确定,也被油田用户作为评价拟下井螺纹接头的适用性和可靠性、验证管柱设计的重要手段。
因此,油田采购部门在进行产品订货和检验时,除了依据产品标准和相关的常规试验检验方法标准外,还应充分利用与油井管产品标准配套的如SY/T 5539—2013《油井管产品质量评价方法》、SY/T 6128—2012《套管、油管螺纹接头性能评价试验方法》等标准,对各制造商的产品进行抽样检验、评级,对套管和油管产品进行螺纹连接性能评价等,综合多方面因素优选制造商及其产品。
许多油田用户在订货时往往是被动使用标准,很少在国家标准或行业标准的基础上提出补充技术条件[3]。尽管各级标准都在不断地修改完善,但无论是国家标准还是行业标准,其技术要求都具有一定的通用性,只能满足一般工况要求。近30年来,油气井深呈快速增长的趋势,特殊地质条件对管柱抗挤性能提出了特殊要求;在H2S、CO2和Cl-等介质的作用下,套管和油管的腐蚀越加严重;高温高压井使套管和油管柱承受的压力增加;新的钻井和完井技术要求套管除具有足够的轴向承载能力外,还应有较高的弯-扭复合疲劳抗力、弯曲和扭转屈服强度和韧性[4,11]。不同的井况需求具有不同性能的油井管。因此,用户在选择标准时,应根据油井管服役工况条件制定订货补充技术条件,来弥补现有标准的不足。
石油管材产品驻厂监造作为全方位的质量保证模式,在推动石油管材产品质量提高、促进相关生产企业技术进步、降低石油管材产品的使用风险等方面发挥着不可替代的作用。石油管材驻厂监造是一个涵盖监督、检验、技术、管理的过程。通过驻厂监造,可提高石油管材产品生产人员的质量意识,及时发现并处理生产过程中的产品质量问题,避免因过程偏离而造成人力、物力、财力的耗费。油田用户应正确认识驻厂监造工作的重要性,以便更好地发挥驻厂监造的作用[12-13]。
SY/T 6763—2016《石油管材购方代表驻厂监造规范》适用于石油管材制造和涂敷生产期间的驻厂监造,规定了石油工业用油气输送管、油井管及其连接件等石油管材制造和涂敷驻厂监造的内容、程序等,明确购方、供方和购方代表各方责任,规范检验人员资格、检测仪器及设备、监造工作内容、报告内容等[14]。该标准的实施将驻厂监造工作程序化、规范化,能更好地提升驻厂监造工作质量,进而保证驻厂监造产品的质量。
建议油田用户采购油井管时,严格执行标准的要求,并根据具体工作内容提出相应的补充要求。
订购的新油井管产品在油田现场进行严格检验是确保其进入油田并投入使用的重要措施。而规范现场检验方法是检验工作质量的重要保证,特别是规范检验设备、统一校准方法和检验程序尤其重要。
GB/T 20656—2006《石油天然气工业 新套管、油管和平端钻杆现场检验》作为新油井管现场检验试验的指南,给出了推荐的新油井管现场检验试验的程序、油田现场常用的检验试验方法和技术,检验人员资质、设备仪器的校准程序、管体及焊缝缺欠的评定,以及不同级别油井管、不合格油井管、已修复油井管的标记等[15]。该标准是规范我国新油井管的现场检验、有效保证油田订购的新油井管的检验质量的重要依据。
钻柱是钻井装备中失效率最高的设备,其完整性与安全性关系到钻井能否高效、快速且安全地进行。钻柱构件使用后必然出现磨损、腐蚀等损伤,其完整性与安全性就不能使用原来的产品标准进行检验评价。
通过对国内多家钻柱使用单位在钻柱构件检验与分级方面的调研和分析研究,并结合多年来在钻柱方面的研究成果和失效分析案例,制定的GB/T 29169—2012《石油天然气工业 在用钻柱构件的检验和分级》给出了在用钻柱构件(包括钻杆管体、钻杆接头、旋转台肩连接、钻铤、加重钻杆和钻柱两端的构件)每种等级的检测要求和检测程序、常用的检测方法与技术,检测人员的资质、检测设备校准和校验程序,无损检测方法要求、缺欠的评定和钻柱构件的检测与分级。标准中还规定了“特优级”钻杆的技术条件、耐磨带裂纹的检测要求、钻杆材料的试验和材料质量分级等[16]。该标准的实施将有效保障我国在用钻柱构件的安全使用和规范化管理,有效降低钻柱的使用成本。
通过标准文本可以获悉所使用标准与国际国外标准的关系、标准的适用范围、产品的订货信息、适用的产品规范等级、所有的技术要求及资料性信息等。
标准使用者在使用标准时应特别注意,条款中不同的助动词所表述条款的类型不同。标准中的条款可分为要求型条款、推荐型条款和陈述型条款。表述要求型条款的助动词用“应”、“不应”;表述推荐型条款用“宜”、“不宜”;陈述型条款用“可”、“不必”表述允许,用“能”、“不能”或“可能”、“不可能”表述能力或可能性。
标准使用者只有正确理解标准规定的条款,明确哪些是必须满足的要求,哪些是建议或指导的内容,或是表达的信息,才能在标准实施过程中不会产生偏离,也能够准确判断供方在产品生产过程中是否严格执行标准。
综上所述,为能正确理解和使用标准,做好油井管采购、检验、使用、维护等工作,油田用户应积极参加石油管材标委会组织的相关标准的宣贯,了解油井管标准体系的构成,跟踪相关标准动态,同时标准使用单位和个人对标准实施过程和生产过程中发现的问题如标准技术要求不完善、现场应用无标可依等,及时向各级标准化主管部门、标委会秘书处或标准起草单位反馈,以便对标准及时修改完善,必要时提出新项目建议等,以保障油气生产的安全运行。
此外,油田用户应把握好标准赋予的自主权和监督权,充分利用在市场经济中的主导地位,做好油井管采购、进货的质量控制工作,维护自身权益。