深井常用固井工具附件分類及檢測(cè)管理

　　固井工具是礦井施工中的常用設(shè)備，在固井環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要作用，本文首先分析了固井工具附件分類，隨后提出了相應(yīng)的檢測(cè)措施。

　　《采礦與安全工程學(xué)報(bào)》(季刊)創(chuàng)刊于1984年，被“中國(guó)科技論文在線來源期刊”、中國(guó)學(xué)術(shù)期刊綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)來源期刊收錄。是由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)和中國(guó)煤炭工業(yè)勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合主辦的一級(jí)學(xué)術(shù)期刊。

　　目前國(guó)內(nèi)油田單位極少對(duì)入井使用的固井工具附件進(jìn)行檢測(cè)，相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)此也鮮有探討。固井工具附件在油田入井前檢測(cè)能有效地降低工具、附件異常情況的發(fā)生;通過分析入井前后存在的差異，促進(jìn)產(chǎn)品的技術(shù)改造和質(zhì)量提高，可以從根本上提高產(chǎn)品的品質(zhì)。

　　在石油鉆井過程中，固井施工作業(yè)是一關(guān)鍵工序，固井質(zhì)量的好壞，將直接影響鉆井成本和鉆井周期，并影響后續(xù)的施工作業(yè)及油氣井質(zhì)量和開采壽命，進(jìn)而影響到油氣田的整體效益。深井固井工藝要求固井管串使用大量的工具附件，固井工具附件入井后需要在井下高溫、高壓、高含固相的流體沖蝕下工作，且入井后基本不能調(diào)換，這就要求其性能及作業(yè)方式必須滿足施工要求。入井前的質(zhì)量檢測(cè)和質(zhì)量監(jiān)控，是最后一道工具附件質(zhì)量控制程序，剔除不合格工具附件入井可確保固井施工作業(yè)中使用優(yōu)質(zhì)的固井工具和附件，從而減少固井工具故障及異常情況的發(fā)生，對(duì)提高固井質(zhì)量有重要的意義。

　　1深井常用固井工具附件分類及檢測(cè)管理現(xiàn)狀

　　深井常用的固井工具附件可大致分為以下八大類：尾管懸掛器及尾管回接裝置、分級(jí)注水泥器、套管用浮箍及浮鞋、套管扶正器、套管短節(jié)、固井水泥頭及常規(guī)固井膠塞、套管外封隔器、常用井口工具(吊卡、循環(huán)接頭、短鉆桿等)。目前，國(guó)內(nèi)大部分油田對(duì)上述工具附件到油田后的檢測(cè)管理不重視，相關(guān)的探討與研究較少，部分油田單位只對(duì)井口工具(吊卡、循環(huán)接頭、短鉆桿等)進(jìn)行定期或不定期的探傷檢測(cè)，其他入井固井工具附件只是簡(jiǎn)單地進(jìn)行外觀檢查，現(xiàn)場(chǎng)丈量尺寸、對(duì)扣等，并核實(shí)其是否存在出廠合格證[1-2]。大多未按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行入井前的檢測(cè)檢驗(yàn)工作，由于出廠工具附件存在一定的質(zhì)量不合格幾率，加之長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)仍蚩赡茉斐刹糠止ぞ吒郊植啃阅苁АＨ绻F(xiàn)場(chǎng)不嚴(yán)格檢測(cè)把關(guān)，不能查出部分已不能滿足固井工藝要求的固井工具附件，就存在較大的固井工具故障和異常的風(fēng)險(xiǎn)，也可能影響油井質(zhì)量和開采壽命。

　　2塔河油田深井常用固井工具附件檢測(cè)執(zhí)行概況

　　塔河油田為國(guó)內(nèi)率先引進(jìn)具有國(guó)家認(rèn)可的檢測(cè)機(jī)構(gòu)在油田設(shè)立固井工具附件檢測(cè)站，對(duì)入井前的固井工具附件進(jìn)行全面檢測(cè)。目前塔河油田根據(jù)工具生產(chǎn)廠家和作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)手段及條件的不同，將工具、附件檢測(cè)級(jí)別分為兩類：一類和二類。一類為工具、附件生產(chǎn)廠家必檢項(xiàng)目，所有項(xiàng)目檢測(cè)合格后方可出廠并能提供相關(guān)證明;二類為塔河油田檢測(cè)項(xiàng)目，為工具、附件入井前的必檢項(xiàng)目。

　　2.1工具、附件送檢及現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收流程

　　工具、附件送檢及現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收流程：樣品領(lǐng)取→編寫工具附件號(hào)碼→性能檢測(cè)→檢測(cè)結(jié)果判定→出具檢測(cè)報(bào)告→現(xiàn)場(chǎng)入井前核實(shí)檢測(cè)報(bào)告與實(shí)物是否相符。

　　2.2工具、附件檢測(cè)質(zhì)量特性分類

　　[2-5]2.2.1尾管懸掛器及尾管回接裝置尾管懸掛器及尾管回接裝置質(zhì)量特性分類見表1和表2，其中A類中的套管螺紋緊密距，B類中的最小內(nèi)徑、中心管內(nèi)通徑、卡瓦表面硬度、送入工具上扣和卸扣扭矩，C類中的所有項(xiàng)目皆為二類檢測(cè)項(xiàng)目。2.2.2分級(jí)注水泥器分級(jí)注水泥器質(zhì)量特性分類見表3。其中A類中的螺紋緊密距、整體密封試驗(yàn)、撓性塞通過試驗(yàn)，B類和C類中的所有項(xiàng)目皆為二類檢測(cè)項(xiàng)目。2.2.3其他工具附件(以下所有項(xiàng)目皆為二類檢測(cè)項(xiàng)目)套管用浮箍、浮鞋質(zhì)量特性分類為：A類，反向承壓試驗(yàn)、浮箍正向承壓試驗(yàn)、接頭螺紋緊密距;B類，最大流動(dòng)阻力試驗(yàn)、本體內(nèi)徑、本體硬度、最小過水?dāng)嗝嬷睆?C類，外徑、隨機(jī)文件、標(biāo)識(shí)、接頭螺紋保護(hù)、涂漆。弓形彈簧套管扶正器質(zhì)量特性分類為：A類，起動(dòng)力、下放力、永久變形、復(fù)位力;C類，標(biāo)識(shí)。套管短節(jié)質(zhì)量特性分類為：A類，靜水壓試驗(yàn)、接頭螺紋緊密距;B類，壁厚、本體外徑、本體硬度、內(nèi)徑;C類，隨機(jī)文件、標(biāo)識(shí)、接頭螺紋保護(hù)、涂漆。固井水泥頭質(zhì)量特性分類為：A類，工作壓力試驗(yàn)、螺紋緊密距、無損探傷;B類，膠塞容腔長(zhǎng)度、本體硬度、內(nèi)徑;C類，隨機(jī)文件、標(biāo)識(shí)、螺紋保護(hù)。常規(guī)固井膠塞質(zhì)量特性分類為：A類，上膠塞密封試驗(yàn);B類，主體直徑、橡膠硬度、唇部直徑、最大外徑;C類，總長(zhǎng)、表面外觀、標(biāo)識(shí)。套管外封隔器質(zhì)量特性分類為：A類，整機(jī)性能試驗(yàn)、螺紋緊密距;B類，內(nèi)徑、管體壁厚、膠筒外徑、管體外徑、膠筒有效密封長(zhǎng)度;C類，螺紋保護(hù)、表面外觀、標(biāo)識(shí)。吊卡質(zhì)量特性分類為：A類，最大載荷試驗(yàn)、無損檢測(cè);B類，吊卡孔徑、承載區(qū)表面硬度;C類，標(biāo)識(shí)、防銹處理、鎖緊機(jī)構(gòu)功能檢查。循環(huán)接頭質(zhì)量特性分類為：A類，工作壓力試驗(yàn)、無損檢測(cè)、螺紋緊密距;B類，循環(huán)孔徑、本體硬度;C類，標(biāo)識(shí)、螺紋保護(hù)、頂蓋厚度。短鉆桿質(zhì)量特性分類為：A類，無損檢測(cè)、螺紋緊密距;B類，硬度、接頭外徑、內(nèi)螺紋臺(tái)肩面寬度、管體壁厚、接頭內(nèi)徑;C類，標(biāo)識(shí)、隨機(jī)文件、螺紋保護(hù)。

　　2.3工具附件檢測(cè)結(jié)果判定、表述與管理

　　1)工具附件檢測(cè)結(jié)果判定：質(zhì)量特性為A類的所有參數(shù)中，如有1個(gè)或1個(gè)以上參數(shù)不合格，則判該工具附件為A類不合格;B類的所有參數(shù)中，如有1個(gè)或1個(gè)以上的參數(shù)不合格，則判該工具附件為B類不合格;C類參數(shù)不做檢驗(yàn)結(jié)果判定。2)工具附件檢測(cè)結(jié)果有三種表述：該工具附件為合格、A類不合格、B類不合格。A類B類C類參照套管螺紋緊密距本體硬度、本體內(nèi)徑最大外徑、標(biāo)識(shí)、隨機(jī)文件插頭密封段長(zhǎng)度、插頭密封段直徑表3)工具附件檢測(cè)結(jié)果管理：評(píng)價(jià)為A類不合格的工具、附件嚴(yán)禁入井;評(píng)價(jià)為B類不合格的工具、附件可以經(jīng)相關(guān)方商討后確定是否入井。

　　3塔河油田固井工具附件檢測(cè)情況及推進(jìn)檢測(cè)管理的建議

　　3.1固井工具附件檢測(cè)現(xiàn)狀

　　目前，塔河油田對(duì)固井工具附件的檢測(cè)管理按照入井檢測(cè)和定期檢測(cè)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。入井檢測(cè)包括尾管懸掛器、尾管回接裝置、浮箍、浮鞋、分級(jí)注水泥器、套管定位短節(jié)、套管變扣短節(jié)等產(chǎn)品，近5年的入井檢測(cè)情況見表4。表4數(shù)據(jù)顯示，通過對(duì)工具附件進(jìn)行入井前的檢測(cè)，能有效地檢測(cè)出部分不合格產(chǎn)品。其中入井工具附件近5年內(nèi)檢測(cè)出的A類不合格產(chǎn)品為269件，B類不合格產(chǎn)品為1198件，通過禁止A類不合格產(chǎn)品和部分B類不合格產(chǎn)品入井使用，有效地降低了固井工具附件故障及異常率。入井工具檢測(cè)不合格產(chǎn)品主要有浮箍、浮鞋、分級(jí)注水泥器、套管定位短節(jié)、套管變扣短節(jié)。其中浮箍、浮鞋不合格原因多為試壓不達(dá)標(biāo)，其次便是螺紋緊密距超差。分級(jí)注水泥器不合格原因多為本體上循環(huán)小孔密封不嚴(yán)，試壓滲漏。套管定位短節(jié)及套管變扣短節(jié)不合格因素主要有兩個(gè)方面：一是套管接箍不合格，使用的接箍過于老舊或是接箍不圓有明顯壓扁的跡象;二是套管管具車扣螺紋超標(biāo)，導(dǎo)致套管試壓密封性不佳[6-7]。定期檢測(cè)包括套管吊卡、吊鉗、固井水泥頭、循環(huán)接頭、短鉆桿等工具，近5年定期檢測(cè)情況見表5。表5數(shù)據(jù)顯示，通過對(duì)配合工具附件使用前進(jìn)行檢測(cè)，能有效地檢測(cè)出部分不合格產(chǎn)品。其中近5年內(nèi)檢測(cè)出的A類不合格產(chǎn)品為210件，B類不合格產(chǎn)品為730件，通過禁止A類不合格產(chǎn)品和部分B類不合格產(chǎn)品的使用，有效地減少了固井施工期間井口異常情況的發(fā)生，確保了安全生產(chǎn)。定期檢測(cè)工具由于長(zhǎng)時(shí)間的使用，會(huì)造成一定的磨損，其檢測(cè)不合格的主要原因：一是由于工具的長(zhǎng)期使用，導(dǎo)致螺紋損傷過于嚴(yán)重，螺紋緊密距嚴(yán)重超差;二是工件試壓不同部位的滲漏。據(jù)統(tǒng)計(jì)，塔河油田在引進(jìn)檢測(cè)前的固井工具異常率(異常率=異常問題數(shù)/施工井?dāng)?shù)×100%)每年均在10%左右。固井工具附件進(jìn)行入井前的地面檢測(cè)后，可以有效地剔除A類不合格和部分B類不合格產(chǎn)品，2012-2016年塔河油田每年的固井工具異常率分別為4.5%、4.3%、3.5%、4.2%、3.8%，均能控制在5%以內(nèi)，取得了較好的效果。

　　3.2標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸與貯存管理建議

　　[2-5]1)在工具、附件的明顯位置應(yīng)做型號(hào)、鋼級(jí)、螺紋代號(hào)、制造廠標(biāo)或注冊(cè)商標(biāo)、生產(chǎn)日期等標(biāo)識(shí)。2)工具、附件連接螺紋應(yīng)涂防銹脂并戴螺紋保護(hù)器;外表面應(yīng)涂防護(hù)油漆，易損部位印上“禁止打鉗”的字樣或圖案;各種膠塞在包裝箱內(nèi)應(yīng)予以固定，應(yīng)不受擠壓;在膠塞包裝箱上應(yīng)標(biāo)注制造廠名、工具、附件名稱及型號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)日期等;隨機(jī)文件裝入塑料袋中，包括工具、附件檢驗(yàn)合格證、工具、附件使用說明書、裝箱單等。3)工具、附件應(yīng)放在清潔、干燥、通風(fēng)的庫(kù)房中保管，嚴(yán)禁接觸油、酸堿等腐蝕性物質(zhì)。橡膠件應(yīng)貯存在環(huán)境溫度-15～40℃的場(chǎng)所，應(yīng)避免陽(yáng)光直接照射，時(shí)間應(yīng)不超過24個(gè)月。運(yùn)輸過程中應(yīng)防止摔、碰、擠、壓等機(jī)械性損傷。

　　3.3項(xiàng)目駐廠監(jiān)督抽檢

　　油田使用單位可根據(jù)要求派遣技術(shù)人員駐廠，對(duì)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)旁站，完成一類檢測(cè)類別的全程監(jiān)控工作。對(duì)于常用工具、附件檢測(cè)項(xiàng)目中存在破壞性試驗(yàn)要求的，油田使用單位可嘗試按照0.5%的比例原則進(jìn)行抽樣檢測(cè)，生產(chǎn)廠家需要按照更高的比例進(jìn)行抽檢。

　　4結(jié)論與建議

　　1)深井固井作業(yè)對(duì)固井工具附件的性能和可靠性要求非常高，固井工具附件在油田入井前檢測(cè)能有效地降低工具、附件異常情況的發(fā)生。2)油田固井工具附件的檢測(cè)應(yīng)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及其他規(guī)范，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況，建立起一套有針對(duì)性、實(shí)用性和可操作性的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，來指導(dǎo)固井工具及附件的檢驗(yàn)工作。3)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的建立是一個(gè)不斷總結(jié)和完善的過程。通過經(jīng)常收集經(jīng)過檢測(cè)的產(chǎn)品在施工作業(yè)過程中的應(yīng)用情況，分析入井前檢測(cè)和入井后應(yīng)用存在的差異，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況不斷地修正檢測(cè)方法，加強(qiáng)專項(xiàng)控制措施，使檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)更接近于實(shí)際施工作業(yè)。4)通過分析在固井作業(yè)過程中經(jīng)常發(fā)生的問題，主動(dòng)了解產(chǎn)品的改進(jìn)動(dòng)向，將檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題及時(shí)反饋到各生產(chǎn)供應(yīng)商，找出不合格的原因，促進(jìn)產(chǎn)品的技術(shù)改造和質(zhì)量提高，可以從根本上提高產(chǎn)品的品質(zhì)。5)部分破壞性試驗(yàn)和模擬井下工況試驗(yàn)在目前技術(shù)條件下難以實(shí)現(xiàn)，還需要更進(jìn)一步的研究。