淺析氣井井口智能型電動控制閥標(biāo)準(zhǔn)國際化

耿榕 曹鵬 于慧瀅 陳能 景思宇

摘 要：標(biāo)準(zhǔn)是規(guī)范經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要技術(shù)制度，對全球經(jīng)濟貿(mào)易和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響日益增加，國際標(biāo)準(zhǔn)的競爭已成為國際經(jīng)濟、科技競爭的制高點。本文基于氣井井口智能型電動控制閥，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)國際化可提升企業(yè)國際競爭力的實際情況，歸納總結(jié)氣井井口智能型電動控制閥的發(fā)展現(xiàn)狀與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展趨勢，從而提出其標(biāo)準(zhǔn)國際化對企業(yè)發(fā)展的必要性和提升企業(yè)國際競爭力的重要性，并對其標(biāo)準(zhǔn)國際化中的問題進行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)國際化，智能型電動控制閥，國際競爭力

0 引 言

標(biāo)準(zhǔn)作為科技成果的載體，通常是科技成果轉(zhuǎn)化的橋梁和紐帶；科技創(chuàng)新是標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的動力，是提升標(biāo)準(zhǔn)水平的手段和途徑[1]。推進我國石油行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)國際化，對于提升企業(yè)的國際競爭力具有重要意義。而對于我國石油裝備制造企業(yè)來說，所謂標(biāo)準(zhǔn)國際化，包含兩方面內(nèi)容：（1）采用國際標(biāo)準(zhǔn)、國外先進標(biāo)準(zhǔn)，從而使得國內(nèi)石油裝備的技術(shù)水平能與世界水平保持一致；（2）將我國石油裝備標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為國際標(biāo)準(zhǔn)或國外先進標(biāo)準(zhǔn)，實質(zhì)性地參與國際標(biāo)準(zhǔn)制定工作[2]。

按照中國石油天然氣集團公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型智能化發(fā)展的工作部署，國內(nèi)各大油田都在積極推進“智慧油田”建設(shè)。長慶油田作為國內(nèi)天然氣產(chǎn)量最大的油田，近年來在氣井增產(chǎn)增效、排水采氣、井口智能化管理等方面開展了大量探索工作并取得了卓越成效?！爸腔塾吞铩苯ㄔO(shè)的推進也對設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、智能化程度提出了新的要求。機械制造總廠積極推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，有序退出抽油機等低端產(chǎn)品制造，逐步轉(zhuǎn)向開發(fā)研制高附加值的核心油氣設(shè)備與器具。近兩年來，按照油田公司二次加快發(fā)展戰(zhàn)略部署，總廠以突出高質(zhì)量穩(wěn)健發(fā)展為主題，持續(xù)推進從“生產(chǎn)型制造”向“服務(wù)型制造”與“智能化制造”轉(zhuǎn)變，形成了新的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，是保障油田公司油氣田開發(fā)建設(shè)所需裝備及提質(zhì)增效技術(shù)服務(wù)的主力軍。2023年5月，長慶油田機械制造總廠報送的《氣井井口智能型電動控制閥技術(shù)規(guī)范》項目，已通過國際標(biāo)準(zhǔn)培育計劃項目立項。

1 標(biāo)準(zhǔn)國際化對提升企業(yè)國際競爭力的作用

積極采用國際、國外先進標(biāo)準(zhǔn)，可以充分吸收其中的成熟經(jīng)驗和良好做法，在自主研發(fā)的道路上少走彎路，并能以有限的科研投入在石油裝備關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域定點突破，最終實現(xiàn)彎道超車。據(jù)此，通過國際標(biāo)準(zhǔn)化將能夠規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化市場、極大促進氣井井口智能控制技術(shù)進步，也將更好指導(dǎo)生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量，進一步提升中國石油在國際標(biāo)準(zhǔn)方面的影響力和話語權(quán)，提升企業(yè)的國際競爭力。

1.1 提高產(chǎn)品可靠性

多年來，全球石油裝備制造領(lǐng)域，國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進標(biāo)準(zhǔn)ISO、API及ASTM等，憑借其先進性、通用性、安全性收獲了行業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)可，按相關(guān)指標(biāo)生產(chǎn)的產(chǎn)品，質(zhì)量可靠性通常都能得到保證[3]。例如：Q/SYCQ 7005-2021《氣田井場智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》對GB/T 33008.1《工業(yè)自動化和控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全可編程程序控制器（PLC）》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行借鑒，對氣田井場設(shè)備從設(shè)計、材料、配套設(shè)施、現(xiàn)場設(shè)備要求、數(shù)據(jù)采集與通信、生產(chǎn)控制等內(nèi)容進行標(biāo)準(zhǔn)化，在此基礎(chǔ)上奠定“智能化”氣井管理建設(shè)環(huán)境，支撐氣田“數(shù)字化”轉(zhuǎn)型向“數(shù)智化”發(fā)展，同時把影響產(chǎn)品質(zhì)量的人員、設(shè)備、材料、環(huán)境、檢驗試驗方法等諸因素都考慮其中。

經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)國際化后的先進標(biāo)準(zhǔn)，將原有生產(chǎn)中只對最終產(chǎn)品的質(zhì)量把關(guān)，延伸到對產(chǎn)品形成全過程的控制，也將原有生產(chǎn)中只對產(chǎn)品自身質(zhì)量的檢驗，擴展為對包括人員資格鑒定在內(nèi)的全方位驗證，而由此標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)生產(chǎn)的氣井井口智能型電動控制閥，其質(zhì)量可靠性也將得到充分的保障。由此可以看出，采取切實有效的措施大力實施標(biāo)準(zhǔn)國際化，可持續(xù)促進石油裝備可靠性的提高，推動我國石油裝備企業(yè)國際化。

1.2 提升企業(yè)在國際標(biāo)準(zhǔn)的話語權(quán)

就目前全球經(jīng)濟分布格局而言，新興經(jīng)濟體在世界市場上所占有的份額逐步加大，但從整體經(jīng)濟效益來看，仍由少數(shù)傳統(tǒng)經(jīng)濟體所瓜分，造成這一現(xiàn)象的一個關(guān)鍵因素就是新興經(jīng)濟體在國際標(biāo)準(zhǔn)制定過程中沒有話語權(quán)[4]。而將這一問題延伸至中國石油企業(yè)，從三大巨頭到其所屬海外分公司，在參與國際競爭過程中都因國際標(biāo)準(zhǔn)而出現(xiàn)過折戟的情況。因此，無論是從發(fā)展國家石油工業(yè)，還是建設(shè)綜合性國際能源公司，亦或是保障國家石油能源安全，標(biāo)準(zhǔn)國際化戰(zhàn)略的啟動已經(jīng)是迫在眉睫。

2 氣井井口智能型電動控制閥標(biāo)準(zhǔn)國際化分析

推進氣井井口智能型電動控制閥技術(shù)規(guī)范，能夠?qū)Ξa(chǎn)品進行統(tǒng)一，便于調(diào)試和維護，保證產(chǎn)品質(zhì)量，有效降低維護成本。隨著標(biāo)準(zhǔn)的制定，加快該技術(shù)推廣至其他油田使用。推動實現(xiàn)氣井井口智能型電動控制閥形成國際標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)真組織培育優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)，將持續(xù)深化對國際標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作的認(rèn)識，提高集團公司、油田公司以及機械制造總廠技術(shù)水平，為提升總廠國際競爭力貢獻新的力量。

2.1 氣井井口智能型電動控制閥設(shè)備發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著長慶油田氣井產(chǎn)水量逐年上升，排水采氣作為主要的氣井增產(chǎn)增效手段，相關(guān)技術(shù)工藝獲得了快速發(fā)展和應(yīng)用，其中又以柱塞氣舉排水采氣裝置具用成本低、綠色環(huán)保、增產(chǎn)效果好等多種優(yōu)勢，得到了快速推廣和大面積應(yīng)用[5]。長慶油田自2017年至今已將柱塞氣舉排水采氣裝置應(yīng)用于5000余口氣井，累計增產(chǎn)氣量超50億m?，現(xiàn)已成為氣田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的最主要工藝措施。

以氣井井口智能型電動控制閥為核心的氣井井口綜合管理控制系統(tǒng)，在原有柱塞氣舉系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了進口設(shè)備國產(chǎn)化替代，同時突破了氣動薄膜閥冬季可靠性差，全差壓無法開啟等關(guān)鍵難題，實現(xiàn)了真正意義上的無人值守與遠程開關(guān)井，為智慧氣田建設(shè)指明了方向。2021年至今，長慶油田已安裝使用該智能型電動控制閥1000余口井，使用效果良好，可全面替代氣動薄膜閥和井口手動針閥裝置，預(yù)計年使用量可超1000余套，形成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)后，可以在其他油氣田推廣使用，將有效提高氣田智能化程度，為穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)做出貢獻。

井口電動智能控制閥相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)品在油田開采中也具有巨大的應(yīng)用優(yōu)勢，以斯倫貝謝公司所使用的井口電動智能控制閥為例，該控制閥與智能儀表、數(shù)據(jù)遠傳等多種功能模塊組合，集成于傳統(tǒng)采油樹上以形成一種智能采油樹，該智能采油樹具有數(shù)據(jù)采集、自動控制、遠程通信等功能，可實現(xiàn)油氣井全生命周期的智能化管理，具有較高的技術(shù)先進性[6]。

另外，井口電動智能控制閥在實現(xiàn)遠程自動節(jié)流控制的基礎(chǔ)上，還可通過節(jié)流系數(shù)、壓力和溫度對當(dāng)前流量進行計算，應(yīng)用于井場可替代智能閥與流量計，成為專項計量裝置的低成本替代方案，在大幅提升井場智能化程度的同時，滿足流量采集的需求。

2.2 智能型電動控制閥標(biāo)準(zhǔn)國際化的必要性

目前，國內(nèi)氣田上所采用的氣動薄膜閥大多數(shù)為國外進口產(chǎn)品，并且規(guī)格、端部連接形式各不相同。受全球疫情影響，氣動薄膜閥價格有所提高，供貨周期延長，采購難度增大。根據(jù)氣田現(xiàn)場環(huán)境情況，進口氣動薄膜閥主要存在冬季凍堵和開啟壓力受限（井口油管壓力≤5MPa）兩個不足[7]。智能電動控制閥通徑大，動力源穩(wěn)定，不易凍堵，冬季可靠性高，閥門開度可調(diào)，開啟壓力范圍大（井口油管壓力≤25MPa），可實現(xiàn)遠程控制，有效地降低了采購成本和后期維護的人力成本。

如圖1所示為氣井井口智能型電動控制閥工藝對比圖，目前，長慶油田所使用的智能電動閥數(shù)量約1000套，現(xiàn)工藝的智能電動閥除了角式法蘭安裝機構(gòu)與原工藝控制閥相同外，其余結(jié)構(gòu)、運行算法等均不相同。此外，原工藝控制閥還存在后期控制系統(tǒng)調(diào)試難度大，使用過程中維護成本高的問題。

綜上所述，氣井井口智能型電動控制閥具有適用范圍廣、使用效果好、維護成本低、易推廣等多種優(yōu)點，可作為智能氣井建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容快速開展推廣應(yīng)用。2022年長慶油田全面開展智能型電動控制閥應(yīng)用，使用量達到1000余套/年，之后，智能型電動控制閥的應(yīng)用數(shù)量也將逐年遞增，并代替原有井口針閥，預(yù)計總量將達上萬套，另外，該閥在其他油田也有應(yīng)用。目前，氣井井口智能型電動控制閥在實際生產(chǎn)應(yīng)用中日益廣泛，但在設(shè)計、制造、檢驗、試驗和調(diào)試等工藝上卻并未實現(xiàn)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，因此制定相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是亟待解決的問題，同時將所制定標(biāo)準(zhǔn)逐步推向國際化，也會是提升國內(nèi)石油企業(yè)在國際環(huán)境中競爭力的重要手段。

2.3 智能型電動控制閥標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀

制定氣井井口智能型電動控制閥國際標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)Ξa(chǎn)品進行統(tǒng)一，便于調(diào)試和維護，同時保證產(chǎn)品質(zhì)量，有效降低維護成本。目前，國內(nèi)、外分別對井口閥門和工業(yè)用智能型電動執(zhí)行機構(gòu)進行了規(guī)范，例如：GB/T 22513《石油天然氣工業(yè)鉆井和采油設(shè)備井口裝置和采油樹》；JB/T 8219-2016《工業(yè)過程控制系統(tǒng)用普通型及智能型電動執(zhí)行機構(gòu)》；還有企業(yè)內(nèi)部制定的一些技術(shù)要求，如：《長慶氣田井場生產(chǎn)運行及監(jiān)控管理要求》《長慶氣田作業(yè)區(qū)井場SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)命名規(guī)則》《長慶氣田井場RTU數(shù)據(jù)通信要求》等。

國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)起步較早，對API Spec 6A 井口裝置和采油樹設(shè)備進行了規(guī)范，對閥門的材料、法蘭尺寸等也有相關(guān)規(guī)范，如：材料性能分為36K、45K、60K、75K四種。此外，國外也出版了《NEN-EN15714-2-Industrial valves-Actuators-Part 2： Electricactuators for industrial valves - Basic requirements》，該標(biāo)準(zhǔn)為電動控制閥的基礎(chǔ)要求提供參考，包括分類、設(shè)計、附件、防腐和評價的方法方針。

綜上現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)中，對氣井井口、針型截止閥、電動執(zhí)行機構(gòu)等都進行了規(guī)范要求，行標(biāo)JB/T8219-2016對通用電動執(zhí)行機構(gòu)的基本性能參數(shù)做出了規(guī)范，企標(biāo)Q/SYCQ 7005-2022以氣井井口智能電動控制閥為核心對智能化井場進行了標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范，但針對氣井井口使用的智能型電動控制閥的詳細技術(shù)規(guī)范，國內(nèi)外尚屬空白，而現(xiàn)有國際標(biāo)準(zhǔn)的制定也是主要依托這兩項現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進行。因此，深入探究氣井井口使用的智能型電動控制閥規(guī)范顯得尤為重要。

2.4 智能型電動控制閥標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展趨勢

隨著智能控制閥的發(fā)展與推廣應(yīng)用，其將為人類社會生產(chǎn)生活實現(xiàn)現(xiàn)代化、自動化、智能化作出重要貢獻[8]。從智能型電動控制閥發(fā)展趨勢來看，將不斷有新技術(shù)應(yīng)用于智能電動控制閥，如：總線通信技術(shù)、電子傳感器（取代普通結(jié)構(gòu)式限位保護和過力矩保護）、通過組態(tài)軟件對電機進行精度控制、友好的人機界面、伺服電機控制（DSP技術(shù)）等[9]。

而隨著智能型電動控制閥發(fā)展的日新月異，其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的編制及標(biāo)準(zhǔn)國際化也面臨著巨大挑戰(zhàn)，例如：如何將新材料的應(yīng)用，新工藝的要求，自控技術(shù)精細化，機械、控制、智能一體化，智能芯片發(fā)展等相關(guān)技術(shù)要求體現(xiàn)融合在標(biāo)準(zhǔn)中，同時所制定標(biāo)準(zhǔn)還要符合世界各國相關(guān)法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)要求，遵守發(fā)達國家嚴(yán)苛的專利規(guī)則。此外，智能閥門作為智能控制單元的重要組成部分，在智能化運行、靈活的人機操作對話、智能控制標(biāo)準(zhǔn)方面也還有很大的提升空間[10]。

3 氣井井口智能型電動控制閥標(biāo)準(zhǔn)國際化中的問題

在圍繞氣井井口智能型電動控制閥進行標(biāo)準(zhǔn)國際化的過程中，現(xiàn)階段已完成大量準(zhǔn)備工作，但縱觀總體發(fā)展情況及和國際接軌的程度，仍存在一些問題亟待解決。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)不完善的問題

標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)不夠合理，標(biāo)準(zhǔn)體系中國家標(biāo)準(zhǔn)比例偏小，與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌程度不高，據(jù)統(tǒng)計，近五年轉(zhuǎn)化率僅有45.5%，未達到及格線。這說明標(biāo)準(zhǔn)國際化工作還沒有建立具有系統(tǒng)性、適用性、先進性和面向國際的標(biāo)準(zhǔn)體系，因此進行氣井井口智能型電動控制閥標(biāo)準(zhǔn)國際化沒有完善的標(biāo)準(zhǔn)體系進行參考實施。

3.2 對口學(xué)科模糊的問題

在進行標(biāo)準(zhǔn)申報時，首先明確項目的對口學(xué)科機構(gòu)，才能順利開展后序工作。但由于國際標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)科種類交叉繁雜，僅ISO就有800個技術(shù)委員會和分委員會，在進行標(biāo)準(zhǔn)申報的階段中，大部分課題組都對其項目所屬的對口機構(gòu)存在模糊不明確的問題。例如：《氣井井口智能型電動控制閥》的對口機構(gòu)是ISO/TC 67/SC 4，當(dāng)時專家組就提出過對口機構(gòu)存在標(biāo)準(zhǔn)交叉問題，建議同時申請IEC。因此，在進行氣井井口智能型電動控制閥標(biāo)準(zhǔn)國際化過程中，對于對口學(xué)科機構(gòu)的問題也需加以重視。

3.3 機制創(chuàng)新的問題

目前，標(biāo)準(zhǔn)的國際化程度還不能完全適應(yīng)我國石油工業(yè)“走出去”發(fā)展戰(zhàn)略的要求，缺乏自主創(chuàng)新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[1]。而關(guān)于氣井井口智能型電動控制閥標(biāo)準(zhǔn)國際化也同樣存在機制創(chuàng)新的問題，其主要體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)交叉、重復(fù)甚至矛盾的現(xiàn)象，故急需建立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核等創(chuàng)新機制，對于標(biāo)準(zhǔn)的制定、審核及前期調(diào)研等工作的力度仍需要進一步加大。

4 結(jié) 論

氣井井口智能型電動控制閥具有適用范圍廣、使用效果好、維護成本低等多種優(yōu)點，目前已作為智能氣井建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容在長慶油田以及其他油田中推廣，并得到廣泛應(yīng)用。而國內(nèi)外針對氣井井口使用的智能型電動控制閥的詳細技術(shù)規(guī)范也處于空白階段，開展推進其國際標(biāo)準(zhǔn)化事業(yè)的前景廣闊，對于提高氣井井口智能型電動控制閥產(chǎn)品的可靠性和在世界舞臺上掌握標(biāo)準(zhǔn)制定的話語權(quán)，從而提升石油企業(yè)的國際競爭力具有重要的意義。盡管推進氣井井口智能型電動控制閥標(biāo)準(zhǔn)國際化意義重大，但也不能忽視在此過程中遇到的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)不完善、對口學(xué)科模糊以及機制創(chuàng)新等問題。

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