井控裝置第三方檢測方案及實施案例

張 前

1.荊州市世紀(jì)派創(chuàng)石油機(jī)械檢測有限公司 （湖北 荊州434024）

2.中國石化四機(jī)石油機(jī)械有限公司（湖北 荊州434024）

井控裝置的主要作用是當(dāng)井內(nèi)出現(xiàn)溢流、井涌時可快速及時關(guān)閉井口，防止井噴事故的發(fā)生。它主要由防噴器、防噴器控制系統(tǒng)、鉆井四通、法蘭短節(jié)、節(jié)流壓井管匯、放噴管線、液氣分離器及內(nèi)防噴工具等組成[1]。隨著油氣勘探開發(fā)向深層、深海、非常規(guī)油氣藏以及惡劣地表環(huán)境領(lǐng)域不斷擴(kuò)展[2]，地層高壓、高含硫、易噴易漏造成工程施工難度不斷增加，要求不斷改進(jìn)和完善井控裝置檢測規(guī)范，確保井控裝置始終安全可靠。在每年的冬季安全生產(chǎn)井控專項檢查中，經(jīng)常提出鉆井井控管理是薄弱環(huán)節(jié)。

1 第三方檢測的重要性

第三方檢測又稱公正性檢驗，是指由獨立于當(dāng)事雙方的另一方以公正、權(quán)威的非當(dāng)事人身份，根據(jù)有關(guān)法律、標(biāo)準(zhǔn)或合同進(jìn)行公平公正的檢測，得出可令雙方信服的檢測結(jié)果。

國外鉆井公司大多采取自有或租賃的形式使用井控裝置，制造廠家進(jìn)行大修或再制造，油公司進(jìn)行監(jiān)督使用。井控裝置檢維修流程如圖1所示，一般由專業(yè)的第三方檢驗檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行3年期或5年期認(rèn)證，井控裝置在認(rèn)證合格后才能上井使用，只要各項性能指標(biāo)達(dá)標(biāo)，井控裝置可以一直使用。目前國內(nèi)的井控裝置資產(chǎn)歸屬大都是鉆井公司或管具公司，鉆井隊負(fù)責(zé)保養(yǎng)及使用，井控車間依據(jù)SY/T 6160—2014《防噴器檢查和維修》進(jìn)行自檢自修并建立檔案[3]。井控裝置使用達(dá)到一定年限后需強(qiáng)制報廢，在管理模式方面與國外存在一定差異。開展第三方檢測是井控行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，其他很多行業(yè)早已開展第三方檢測[4]，制造檢維修單位不能“既當(dāng)裁判員，又當(dāng)運動員”。

圖1 國外井控裝置檢維修流程

國內(nèi)很多檢維修單位沒有嚴(yán)格依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開展檢測評價，主要原因有：①檢維修周期安排不合理，在上井前臨時開展檢測，因上井時間緊而降低檢維修質(zhì)量；②一些部件例如節(jié)流壓井管匯拆解任務(wù)量大，導(dǎo)致需要拆解的沒有拆解，增加使用安全風(fēng)險；③考慮到成本問題，一些井控裝置存在超期服役的現(xiàn)象。通過第三方檢測，能保證檢測結(jié)果及數(shù)據(jù)的真實性和公正性，還能確保檢測周期的規(guī)范性，最終提升井控裝置本質(zhì)安全，降低鉆井作業(yè)風(fēng)險。

2 第三方檢測的實施方案

第三方檢測機(jī)構(gòu)在檢測實施前需從人、機(jī)、料、法及環(huán)等方面做好準(zhǔn)備。

現(xiàn)場人員需取得井控證、H2S證及HSE證等[5]，無損檢測人員均需取得國家或行業(yè)認(rèn)可的相關(guān)資質(zhì)。硬件配置方面需配置必要的電磁軛、聲發(fā)射檢測儀、超聲測厚儀、電子內(nèi)窺鏡、超聲波探傷儀及硬度計等。提前準(zhǔn)備好井控裝置檢測作業(yè)指導(dǎo)書和現(xiàn)場記錄表格，以規(guī)范現(xiàn)場檢測工作。井控裝置第三方檢測包括3個部分：①投產(chǎn)驗收，對新產(chǎn)品及大修產(chǎn)品進(jìn)行駐廠監(jiān)造。根據(jù)中石化工程公司管理規(guī)定、GB/T 20174—2006標(biāo)準(zhǔn)以及各井控車間采購協(xié)議，嚴(yán)格出廠驗收，對出廠檢驗合格的產(chǎn)品由第三方檢測機(jī)構(gòu)發(fā)放合格證，確保井控裝置入庫合格率100%。②檢測認(rèn)證，按檢測標(biāo)準(zhǔn)對井控裝置進(jìn)行檢測評價及認(rèn)證。SY/T 6160—2014標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定需對井控裝置開展3月期、1年期或3年期檢測，第三方檢測機(jī)構(gòu)可重點開展3年期檢測。③報廢評定，對井控裝置報廢進(jìn)行評定。

在檢測過程中主要以檢測認(rèn)證為主，其具體工作流程如圖2所示。

圖2 檢測認(rèn)證工作流程

流程中存在一些關(guān)鍵點，例如拆解清洗完成后井控車間通知第三方檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸測量、宏觀檢查、無損檢測、本體硬度測試、壁厚測定等相關(guān)工作。殼體靜水壓試驗前通知第三方檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行聲發(fā)射檢測的準(zhǔn)備工作，試驗過程中控制環(huán)境噪聲。液壓控制開啟腔、關(guān)閉腔油壓試驗時，通知第三方檢測機(jī)構(gòu)見證試驗過程并在試驗后提供試驗報告。進(jìn)行關(guān)閉試驗時（低、高壓試驗）通知第三方檢測機(jī)構(gòu)見證試驗過程，并在試驗后提供試驗報告。

第三方檢測項目主要包括7個方面：①資料審查：主要是查看裝置的歷史，了解和掌握裝置的使用及檢維修情況。②宏觀、幾何尺寸檢查。采用目視、測量儀器對裝置關(guān)鍵部位狀況（如密封面、通徑磨損量、腐蝕、變形情況等）進(jìn)行評價。③功能性檢查。對可能造成設(shè)備正常使用的故障因素及安全隱患等因素進(jìn)行排查和測試。④無損檢測。對井控裝置的主要承壓部件、部位進(jìn)行無損檢測（如MT、PT）進(jìn)行檢測判斷。⑤壁厚及硬度檢測。對裝備關(guān)鍵部位或危險截面進(jìn)行檢測評價。⑥靜水壓試驗。按照標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)范對裝置進(jìn)行密封性能試驗。⑦聲發(fā)射檢測。在帶壓狀態(tài)下承壓部件是否存在缺陷進(jìn)行在線監(jiān)控，如圖3所示。很多井控車間在聲發(fā)射檢測方面能力比較欠缺，如果通過第三方檢測機(jī)構(gòu)對井控裝置開展聲發(fā)射檢測，可在試壓過程中對井控裝置的活性缺陷進(jìn)行更精準(zhǔn)判斷。

發(fā)生下列3種情況之一的鉆井I類井控裝置應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場使用情況適時返回車間由第三方檢測機(jī)構(gòu)實施檢測，最晚不得超過下次上井前。3種情況說明為：①井噴搶險使用后；②壓井過程中檢測到硫化氫；③現(xiàn)場處理溢流時，70 MPa井控裝置關(guān)井井口套壓在25 MPa以上，105 MPa井控裝置關(guān)井井口套壓在35 MPa以上。

結(jié)合已有現(xiàn)狀，開展第三方檢測可采取不重復(fù)建設(shè)的模式，利用現(xiàn)有地區(qū)公司設(shè)施及場地開展I類井控裝置第三方檢測認(rèn)證工作。現(xiàn)有維修方式不變，各地區(qū)管具公司或鉆井公司下屬井控車間、現(xiàn)場試壓隊承擔(dān)的井控裝置日常檢測、維修、保養(yǎng)、現(xiàn)場試壓等職責(zé)不變，方式方法不變。

3 第三方檢測實施案例

以某第三方檢測機(jī)構(gòu)為例，由中石化石油工程公司授權(quán)開展I類井控裝置（壓力在70 MPa及以上）3年期檢測、駐廠監(jiān)造及建立中石化石油工程井控管理系統(tǒng)[6]。各地區(qū)工程公司井控車間與其在檢測過程中互相配合，分工明確，各自發(fā)揮優(yōu)勢，共同完成檢測工作。自開展鉆井I類井控裝置3年期檢測工作以來，第三方檢測公司組織井控裝置現(xiàn)場檢測人員分別在西南、新疆、江漢、中原、勝利等地區(qū)開展3年期檢測服務(wù)，2016年至2018年2年間已接受各類井控裝置檢測委托一千余臺套，在制造廠家開展新品出廠和返廠大修監(jiān)造30余臺套，發(fā)現(xiàn)多個需要整改的問題。對現(xiàn)場檢測合格、符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品出具合格證書及報告，對不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的產(chǎn)品及時出具《不符合通知單》，累計出具不合格報告兩百余份，根據(jù)中石化工程公司的管理規(guī)定沒有合格證的井控裝置嚴(yán)禁上井使用。

對檢測過程中發(fā)現(xiàn)的各類隱患統(tǒng)計情況見表1。由表1可以看出，裂紋缺陷比重較大，占缺陷總數(shù)的22.15%，這類缺陷通常隱蔽性非常強(qiáng)，無法通過正常的目視檢查發(fā)現(xiàn)，且出現(xiàn)位置通常在墊環(huán)槽、閘板、閘板軸、密封表面等承壓受力部位，安全隱患大，產(chǎn)生的原因也比較復(fù)雜，有制造缺陷、疲勞缺陷、過載缺陷等。在檢測過程中發(fā)現(xiàn)的典型問題如圖4所示。

3.1 閘板防噴器典型問題分析

1）閘板防噴器殼體側(cè)門密封部位存在多道裂紋。原因分析：①井控裝置母材缺陷，導(dǎo)致在井上使用一段時間后，出現(xiàn)肉眼不可見的裂紋；②小的裂紋可能是補(bǔ)焊造成；③生產(chǎn)廠家出廠檢測不嚴(yán)。由此可看出，車間加強(qiáng)無損檢測的重要性，此類缺陷設(shè)備，如在鉆井過程中發(fā)生井噴失控，將出現(xiàn)無法控制的安全事故。

表1 各類隱患統(tǒng)計

圖4 典型問題示意圖

2）閘板防噴器閘板軸、閘板總成掛鉤部位、總成本體裂紋。原因分析：①本身材質(zhì)問題；②長期疲勞使用，導(dǎo)致出現(xiàn)疲勞裂紋缺陷。對于防噴器長期受力部位，應(yīng)定期進(jìn)行無損檢測，發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋應(yīng)及時更換。該處裂紋易導(dǎo)致閘板軸、閘板斷裂，出現(xiàn)各種不可預(yù)估的事故。

3）閘板防噴器頂密封面有嚴(yán)重腐蝕凹坑，影響頂部密封效果。原因分析：根據(jù)泥漿pH值不同，其具有酸性或堿性，對防噴器造成酸、堿腐蝕，閘板防噴器檢修內(nèi)腔附著泥漿未清理或清理不干凈，導(dǎo)致長期被泥漿腐蝕，頂密封面出現(xiàn)腐蝕凹坑。所以閘板防噴器應(yīng)定期進(jìn)行檢修，清理干凈其附著泥漿。

4）閘板防噴器閘板軸、鎖緊軸鍍層大面積脫落。此問題對于所檢測的閘板防噴器，最為普遍。原因分析：①廠家電鍍工藝存在缺陷，可能底料未清理干凈，致使鍍層脫落；②鍍層脫落部位長期處于摩擦或腐蝕環(huán)境中。鍍層脫落后，導(dǎo)致閘板防噴器側(cè)門密封件易損，油缸密封不牢，出現(xiàn)竄缸、漏油等現(xiàn)象。

5）閘板防噴器、鉆井四通等各類井控裝置密封墊環(huán)槽堆焊部位滲透檢測時發(fā)現(xiàn)明顯裂紋。原因分析：焊接手法、操作參數(shù)、溫度、母材、夾渣物等均有可能產(chǎn)生裂紋，圖4（e）裂紋問題焊接手法（工藝）的可能性較大。

6）閘板防噴器、鉆井四通、環(huán)形防噴器等各類井控裝置密封墊環(huán)槽部位機(jī)械損傷。原因分析：日常搬運、拆卸過程中，由于保護(hù)不當(dāng)而被砸傷。要求井控車間或鉆井隊，在對防噴器進(jìn)行搬運、拆卸過程中，應(yīng)注意設(shè)備安全，做好防護(hù)，小心磕碰造成防噴器的機(jī)械損傷，影響防噴器正常使用。

3.2 環(huán)形防噴器典型問題分析

1）環(huán)形防噴器頂蓋發(fā)生嚴(yán)重偏磨，偏磨量超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求的3 mm。原因分析：由于鉆具在旋轉(zhuǎn)下鉆過程中，長時間摩擦環(huán)形防噴器頂蓋同一位置。轉(zhuǎn)速過快，鉆具擺動過大，以及鉆具不居中，是造成此類缺陷的主要原因。所以，在下鉆過程中，為保護(hù)防噴器，應(yīng)確保鉆具盡可能處于居中位置，且轉(zhuǎn)速不宜過快。

2）環(huán)形防噴器活塞外表面、油缸內(nèi)腔、殼體液壓腔內(nèi)表面劃傷。原因分析：活塞及殼體液壓腔劃痕主要由于液壓油中存在硬顆粒物質(zhì)，而該硬顆粒來源于遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)及其連接管線，隨液壓油進(jìn)入環(huán)形防噴器開啟關(guān)閉腔。為避免此類缺陷的出現(xiàn)，需確保液壓油干凈。主要措施有：①確保連接管線清潔、干凈；②對于進(jìn)出防噴器的液壓油進(jìn)行過濾處理。

3）活塞表面有明顯補(bǔ)焊修復(fù)痕跡，且修復(fù)部位存在肉眼可見的密集氣孔、夾渣等焊接缺陷。原因分析：由于活塞劃傷而進(jìn)行焊接修復(fù)，但焊接修復(fù)質(zhì)量不過關(guān)，且未經(jīng)過無損檢測合格。

4）環(huán)形防噴器拆解后，發(fā)現(xiàn)膠芯有明顯開裂。原因分析：環(huán)形防噴器膠芯老化，或者膠芯生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的膠芯質(zhì)量存在缺陷，都有可能產(chǎn)生此問題。解決方法為更換膠芯。

2016年到2018年，中石化工程公司未發(fā)生一起因井控裝置質(zhì)量不合格而引起的井控事故，該模式取得了良好效果，受到了中石化各地區(qū)工程公司的高度好評。通過開展井控裝置3年期檢測工作，提高了井控裝置車間檢修質(zhì)量，確保了井控裝置本質(zhì)安全，保證了作業(yè)現(xiàn)場的安全施工，驗證了國際上井控裝置3年期認(rèn)證的可靠性。

另外，通過近2年的井控裝置3年期檢測業(yè)務(wù)的開展，建立并完善了一支集現(xiàn)場檢測服務(wù)和實驗室分析研究為一體的井控裝置檢測評價隊伍。下一步將針對目前井控裝置檢測標(biāo)準(zhǔn)存在的漏點，加大現(xiàn)場檢測能力的投入，根據(jù)實際問題不斷完善第三方檢測作業(yè)規(guī)范，做到工程公司I類（70 MPa及以上）井控裝置第三方檢測覆蓋率100%。

4 結(jié)束語

通過借鑒國外管理理念，第三方檢測機(jī)構(gòu)對井控裝置開展投產(chǎn)驗收、檢測認(rèn)證及報廢評定等，可以提高檢測數(shù)據(jù)的真實性、規(guī)范檢維修流程、避免井控裝置帶病、超期服役，使管理更加科學(xué)，確保井控裝置本質(zhì)安全，為生產(chǎn)保駕護(hù)航。