膨脹管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化體系實施效果及思考

陳 強(qiáng)，李 濤，韓偉業(yè)，黃守志，李益良，孫 強(qiáng)

中國石油勘探開發(fā)研究院 （北京 100083）

膨脹管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化體系實施效果及思考

陳 強(qiáng)，李 濤，韓偉業(yè)，黃守志，李益良，孫 強(qiáng)

中國石油勘探開發(fā)研究院 （北京 100083）

介紹了膨脹管技術(shù)的國產(chǎn)化發(fā)展歷程，分析了膨脹管標(biāo)準(zhǔn)體系的制定策略及其實施效果，在此基礎(chǔ)上提出了石油裝備標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略的發(fā)展建議。結(jié)果表明：膨脹管項目在技術(shù)創(chuàng)新同時，結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用分別建立了修井、完井及材料性能檢測等完備的標(biāo)準(zhǔn)化體系；進(jìn)一步提升了膨脹管技術(shù)水平及其應(yīng)用效果，而這種提升又反作用于標(biāo)準(zhǔn)化體系的改進(jìn)與補(bǔ)充，形成了良性循環(huán)系統(tǒng)，在標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下國內(nèi)膨脹管現(xiàn)場作業(yè)超過2 500口井，國外150口井，有效提高了膨脹管技術(shù)的國產(chǎn)化率及國際化水平。關(guān)鍵詞 膨脹管；標(biāo)準(zhǔn)化體系；石油裝備

The development history of the solid expandable tubular technology in China is introduced,the formulation strategy and implementation effect of the solid expandable tubular standard system are analyzed,and some suggestions for the development of the standardization strategy of the petroleum equipment are put forward.The complete standardization systems for workover,well completion and material performance testing are established respectively according to field application,they further enhance the level and application effect of the solid expandable tubular technology,which promotes the improvement and supplement of the standardization systems,and a virtuous circle is formed.Under the guidance of the standards,the field operation of the solid expandable tubular technology is more than 2 500 wells at home,reaching 150 wells abroad,which effectively improves the localization rate and the internationalization level of the solid expandable tubular technology.

solid expandable tubular;standard system;petroleum equipment

膨脹管技術(shù)是20世紀(jì)90年代產(chǎn)生發(fā)展起來的一項新技術(shù)，在國外已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石油行業(yè)鉆井、完井以及修井等作業(yè)，并取得良好的社會與經(jīng)濟(jì)效益。國內(nèi)膨脹管技術(shù)研究始于2001年，經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)形成了完備的標(biāo)準(zhǔn)體系，有效地引導(dǎo)和促進(jìn)了我國膨脹管技術(shù)的進(jìn)步，提升了我國膨脹管的市場競爭力，打破了國外同類技術(shù)的壟斷形勢，并成功進(jìn)入海外市場，為我國石油裝備的發(fā)展提供了參考及依據(jù)。介紹了膨脹管技術(shù)的發(fā)展歷程，分析了膨脹管標(biāo)準(zhǔn)體系的內(nèi)容及實施效果，并對石油裝備標(biāo)準(zhǔn)的制定、實施以及修訂提出了建議。

1 膨脹管技術(shù)現(xiàn)狀

可膨脹套管是通過機(jī)械或液壓的方式將特殊材質(zhì)的膨脹管進(jìn)行膨脹，在冷作硬化效應(yīng)下，變形后的機(jī)械性能達(dá)到API套管鋼級的同等水平。膨脹管技術(shù)是1999年在美國首先發(fā)展起來的一項新技術(shù)，國內(nèi)膨脹管技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用主要集中在膨脹管補(bǔ)貼、膨脹式尾管懸掛器、膨脹管完井以及管材性能檢測等方面。

目前膨脹管補(bǔ)貼套管技術(shù)較為成熟，補(bǔ)貼尺寸覆蓋了Ф139.7 mm、Ф177.8 mm和Ф244.4 mm以及部分非標(biāo)套管。同時根據(jù)各油田不同需求，創(chuàng)新性地開發(fā)了大通徑、耐高溫、耐高壓、耐腐蝕等膨脹管補(bǔ)貼工具，取得良好的現(xiàn)場應(yīng)用效果（表1）。

中國石油勘探開發(fā)研究院（以下簡稱勘探院）膨脹管技術(shù)在國內(nèi)石油、煤炭、水井等行業(yè)應(yīng)用超過1 450口井。以套管補(bǔ)貼為例，國內(nèi)市場占有率從2005年的5%上升至2010年90%，成為中國石油集團(tuán)公司的科技利器。

2 膨脹管標(biāo)準(zhǔn)體系及實施效果

隨著膨脹管技術(shù)的不斷發(fā)展以及現(xiàn)場試驗數(shù)量的增加，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系開始制訂、修訂。這些標(biāo)準(zhǔn)源于現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)以及試驗總結(jié)，反過來推動技術(shù)的進(jìn)步，規(guī)范現(xiàn)場試驗，同時在這個過程中不斷吸收技術(shù)發(fā)展中出現(xiàn)的各種問題及經(jīng)驗總結(jié)，對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行改進(jìn)與補(bǔ)充，實現(xiàn)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)互相促進(jìn)、共同發(fā)展的目標(biāo)?？碧皆涸陂_發(fā)膨脹管技術(shù)的不同發(fā)展階段，分別制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6802—2010《油田套管補(bǔ)貼用膨脹管總成》，SY/T 6990—2014《側(cè)鉆井膨脹套管完井工藝方法》，參與制定SY/T 5846—2011《套管補(bǔ)貼工藝作法》，Q/SY 1231—2009《Ф139.7 mm套管內(nèi)膨脹管補(bǔ)貼作業(yè)技術(shù)規(guī)范》；參與修訂 SY/T 6951—2013《實體膨脹管》，標(biāo)準(zhǔn)體系的完備有效地提升了膨脹管技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用效果（圖 1）。

表1 膨脹管技術(shù)概述

以SY/T 6802—2010《油田套管補(bǔ)貼用膨脹管總成》[1]為例，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了油田套管補(bǔ)貼用膨脹管總成的型號、試驗、檢驗規(guī)則、運輸及貯存等技術(shù)要求，填補(bǔ)了國內(nèi)膨脹管補(bǔ)貼技術(shù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的空白，使膨脹管產(chǎn)品的品種、規(guī)格得到進(jìn)一步規(guī)范和完善，達(dá)到先進(jìn)性和實用性的目的。

標(biāo)準(zhǔn)的實施有效形成了完善的全尺寸系列膨脹管補(bǔ)貼產(chǎn)品，且全套產(chǎn)品國產(chǎn)化。隨著技術(shù)水平不斷提高，該技術(shù)已經(jīng)替代了爆炸封堵、常規(guī)機(jī)械封堵等傳統(tǒng)套損封堵技術(shù)，成為油田套損井治理的主體技術(shù)。廣泛用于普通直井、水平井、稠油熱采井、蒸汽驅(qū)井、高壓注水井、長段腐蝕井等各類井況套損井治理。

圖1 膨脹管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系

該標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下生產(chǎn)的膨脹管產(chǎn)品已經(jīng)在15個油田2 500多口套損井中得到應(yīng)用（表2）。其中，中國石油應(yīng)用超過1 600口井，包括修復(fù)投產(chǎn)油井900口，累計恢復(fù)產(chǎn)油70×104t，修復(fù)投產(chǎn)水井700口，累計恢復(fù)注水30×104m3。同時標(biāo)準(zhǔn)的實施使膨脹管產(chǎn)品的品種、規(guī)格得到進(jìn)一步規(guī)范和完善，提高了國內(nèi)膨脹管質(zhì)量以及現(xiàn)場施工的成功率，標(biāo)志著具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)膨脹管補(bǔ)貼技術(shù)打破了國外技術(shù)壟斷，開始逐步占領(lǐng)國內(nèi)膨脹管補(bǔ)貼市場。

膨脹管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化使國產(chǎn)技術(shù)取得了市場定價權(quán)利，打破國外技術(shù)服務(wù)價格居高不下的局勢。以中國石化為例，標(biāo)準(zhǔn)實施前，國外同類技術(shù)在中國石化的單井服務(wù)費用（單根工具）平均為35.7萬元；標(biāo)準(zhǔn)實施后，國產(chǎn)膨脹管技術(shù)的單井服務(wù)價格已經(jīng)降至8~15萬元，技術(shù)成本得到了極大的降低。

目前，國產(chǎn)膨脹管補(bǔ)貼工具在中國石油市場占有率100%，中國石化超過95%，中國海油超過80%，形成對國外同類技術(shù)的絕對市場優(yōu)勢。同時，借助“一帶一路”戰(zhàn)略，國產(chǎn)膨脹管補(bǔ)貼技術(shù)已經(jīng)走出國門，在印度尼西亞、哈薩克斯坦等國開展技術(shù)服務(wù)，完成現(xiàn)場施工150余口井。膨脹管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系獲得海外認(rèn)可，助推了國際產(chǎn)能和裝備制造合作，完善推動了標(biāo)準(zhǔn)“走出去”的國家戰(zhàn)略。

3 啟示與思考

石油裝備是油氣田開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，其標(biāo)準(zhǔn)化程度與質(zhì)量對于石油裝備技術(shù)水平及應(yīng)用效果至關(guān)重要。當(dāng)前我國石油裝備制造業(yè)既面臨著油價低迷，環(huán)保要求嚴(yán)格，行業(yè)競爭激烈等外部挑戰(zhàn)，同時也有國家大力推行高端制造，發(fā)展海外戰(zhàn)略的利好機(jī)遇，積極推行技術(shù)創(chuàng)新以及國際化將是石油裝備制造企業(yè)的重要發(fā)展方向，標(biāo)準(zhǔn)作為創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、市場化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是支持裝備制造企業(yè)“走出去”參與國際合作與競爭、保障經(jīng)濟(jì)利益的重要手段，是實現(xiàn)我國石油裝備轉(zhuǎn)型升級的重要途徑。膨脹管技術(shù)在發(fā)展中探索標(biāo)準(zhǔn)，在現(xiàn)場試驗中制定標(biāo)準(zhǔn)，在推廣應(yīng)用中改進(jìn)。補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)形成了科學(xué)完備的標(biāo)準(zhǔn)體系，在石油裝備標(biāo)準(zhǔn)化過程中具有一定的借鑒意義。

3.1 科學(xué)完備，具有廣泛的行業(yè)代表性

近年來，國家提倡“控制常規(guī)產(chǎn)能、退出低端產(chǎn)能、發(fā)展高端業(yè)務(wù)”，石油裝備制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向是傳統(tǒng)裝備高端化、智能化以及高適應(yīng)性，包括適應(yīng)深水油氣、非常高油氣開發(fā)需求等。石油裝備標(biāo)準(zhǔn)作為綜合技術(shù)水平和自主創(chuàng)新能力的重要體現(xiàn)，應(yīng)具有科學(xué)性與完整性，有利于指導(dǎo)、規(guī)范石油裝備的制造與應(yīng)用。以SY/T 6990—2014[2]《側(cè)鉆井膨脹套管完井工藝方法》為例，該標(biāo)準(zhǔn)制定過程中結(jié)合勘探院在該領(lǐng)域取得的最新成果，同時充分征求了中國石化、中國海油兩大石油集團(tuán)的意見，內(nèi)容涵蓋了管外封隔器與注水泥兩種側(cè)鉆井膨脹套管完井工藝方法，充分體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性與合理性。

3.2 整合升級，避免標(biāo)準(zhǔn)間的交叉重復(fù)

目前我國尚沒有權(quán)威的認(rèn)證機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致每年數(shù)以千計的國內(nèi)設(shè)備、工具和材料制造企業(yè)，為了進(jìn)入國際市場，花費大量資金進(jìn)行API會標(biāo)認(rèn)證。按照《API標(biāo)準(zhǔn)制定程序》和 《API文件格式與風(fēng)格手冊》，API有以下 4 種類型：規(guī)范（Specification，簡稱Spec）、推薦作法（Recommended Practice，簡稱 RP）、標(biāo)準(zhǔn)（Standard，簡稱 Std）、規(guī)程（Code）。 其中規(guī)范是針對產(chǎn)品的，相當(dāng)于我國產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)；推薦作法是針對過程的，相當(dāng)于我國過程標(biāo)準(zhǔn)；標(biāo)準(zhǔn)則同時包括了以上兩方面的內(nèi)容；規(guī)程是可能會被法律法規(guī)引用的文件。與我國石油裝備相比，API標(biāo)準(zhǔn)綜合性較強(qiáng)，覆蓋面較寬，篇幅較長，體系比較完整，基本沒有交叉重復(fù)現(xiàn)象。如表3所示，我國石油裝備行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量較多，國家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量較少，同時與API標(biāo)準(zhǔn)差異較大，專業(yè)之間存在重復(fù)，具有很大整合空間。膨脹管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系以膨脹管應(yīng)用領(lǐng)域為基礎(chǔ)，不存在交疊、重復(fù)問題。未來計劃整合膨脹管相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提高標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋面以及整體性。

表2 膨脹管標(biāo)準(zhǔn)實施效果

表3 我國標(biāo)準(zhǔn)與API出版物對應(yīng)關(guān)系

3.3 面向海外，接軌國際市場

當(dāng)前國家十分重視石油裝備制造產(chǎn)業(yè)面向海外發(fā)展，借助“一帶一路”、“中國制造 2025”、“國際產(chǎn)能和裝備制造合作”等國家戰(zhàn)略，石油裝備制造企業(yè)應(yīng)積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)和區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)制定，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)互認(rèn)，實施“走出去”戰(zhàn)略[3-4]。膨脹管技術(shù)目前在印尼、哈薩克斯坦等國家開始推廣應(yīng)用，施工數(shù)量達(dá)150余口井，其標(biāo)準(zhǔn)體系獲得服務(wù)國家的認(rèn)可，極大地推進(jìn)了膨脹管技術(shù)國際化程度。關(guān)于我國石油裝備制造企業(yè)在發(fā)展國際化標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略的過程中，提出以下建議：

1）提高我國石油裝備標(biāo)準(zhǔn)國際轉(zhuǎn)化率。2016年國家推行 《裝備制造業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)量提升規(guī)劃》，計劃到2020年將重點領(lǐng)域國際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化率提高到90%以上，這對于我國石油裝備制造在國際市場的發(fā)展提供了良好的政策支持。同時根據(jù)海關(guān)總署提供的數(shù)據(jù)，我國石油石化設(shè)備2016年1~12月（統(tǒng)計范圍為58種主要產(chǎn)品）進(jìn)出口總額為225.392 9億美元，表明國際市場已經(jīng)是我國石油裝備未來發(fā)展的主戰(zhàn)場。國內(nèi)制造企業(yè)應(yīng)抓住機(jī)遇，以國際標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加快推動中國制造與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌[5]，參與技術(shù)競爭、標(biāo)準(zhǔn)競爭，從根本上提高國產(chǎn)石油裝備制造的競爭力。

2）建立石油裝備制造業(yè)國際化標(biāo)準(zhǔn)體系。我國石油裝備與國際水平的主要差距是自動化、智能化以及節(jié)能環(huán)保等不足，這些差距也是石油裝備轉(zhuǎn)型升級的主要方向。國內(nèi)石油裝備制造企業(yè)應(yīng)按照產(chǎn)業(yè)一體化思維，將各環(huán)節(jié)進(jìn)行對標(biāo)，找出差距，推行國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。如在加快自動化鉆機(jī)、高效節(jié)能采油設(shè)備、抗腐蝕油井管、水下及深海油氣開采設(shè)備、非常規(guī)油氣開采設(shè)備以及高精尖煉化儀表等高端新產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中貫徹國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的思想，結(jié)合技術(shù)研發(fā)和新產(chǎn)品研制建立先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)化體系，做到同步性、超前性地開展標(biāo)準(zhǔn)化工作，努力實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的國際先進(jìn)水平。

[1]國家能源局.油田套管補(bǔ)貼用膨脹管總成:SY/T 6802—2010[S].北京:石油工業(yè)出版社,2010.

[2]國家能源局.側(cè)鉆井膨脹套管完井工藝方法:SY/T 6990—2014[S].北京:石油工業(yè)出版社,2015.

[3]李威霖.中國石油石化裝備制造業(yè)的發(fā)展趨勢探討[J].化工管理,2016(8):42-44.

[4]沈桂蘭.石油化工裝備制造業(yè)面臨的問題及發(fā)展方向[J].科技信息,2012(15):440.

[5]高圣平.我國石油裝備標(biāo)準(zhǔn)化[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2009,15(1):9-13.

陳強(qiáng)（1982-），男，工程師，現(xiàn)主要從事石油裝備研發(fā)工作。