深井常用固井工具附件分類及檢測管理

　　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，隨后提出了相應的檢測措施。

　　《采礦與安全工程學報》(季刊)創(chuàng)刊于1984年，被“中國科技論文在線來源期刊”、中國學術(shù)期刊綜合評價數(shù)據(jù)庫來源期刊收錄。是由中國礦業(yè)大學和中國煤炭工業(yè)勞動保護科學技術(shù)學會聯(lián)合主辦的一級學術(shù)期刊。

　　目前國內(nèi)油田單位極少對入井使用的固井工具附件進行檢測，相關(guān)文獻對此也鮮有探討。固井工具附件在油田入井前檢測能有效地降低工具、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，國內(nèi)大部分油田對上述工具附件到油田后的檢測管理不重視，相關(guān)的探討與研究較少，部分油田單位只對井口工具(吊卡、循環(huán)接頭、短鉆桿等)進行定期或不定期的探傷檢測，其他入井固井工具附件只是簡單地進行外觀檢查，現(xiàn)場丈量尺寸、對扣等，并核實其是否存在出廠合格證[1-2]。大多未按照相關(guān)標準要求進行入井前的檢測檢驗工作，由于出廠工具附件存在一定的質(zhì)量不合格幾率，加之長途運輸?shù)仍蚩赡茉斐刹糠止ぞ吒郊植啃阅苁АＨ绻F(xiàn)場不嚴格檢測把關(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險，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執(zhí)行概況

　　塔河油田為國內(nèi)率先引進具有國家認可的檢測機構(gòu)在油田設(shè)立固井工具附件檢測站，對入井前的固井工具附件進行全面檢測。目前塔河油田根據(jù)工具生產(chǎn)廠家和作業(yè)現(xiàn)場的檢測手段及條件的不同，將工具、附件檢測級別分為兩類：一類和二類。一類為工具、附件生產(chǎn)廠家必檢項目，所有項目檢測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項目，為工具、附件入井前的必檢項目。

　　2.1工具、附件送檢及現(xiàn)場驗收流程

　　工具、附件送檢及現(xiàn)場驗收流程：樣品領(lǐng)取→編寫工具附件號碼→性能檢測→檢測結(jié)果判定→出具檢測報告→現(xiàn)場入井前核實檢測報告與實物是否相符。

　　2.2工具、附件檢測質(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類中的所有項目皆為二類檢測項目。2.2.2分級注水泥器分級注水泥器質(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、撓性塞通過試驗，B類和C類中的所有項目皆為二類檢測項目。2.2.3其他工具附件(以下所有項目皆為二類檢測項目)套管用浮箍、浮鞋質(zhì)量特性分類為：A類，反向承壓試驗、浮箍正向承壓試驗、接頭螺紋緊密距;B類，最大流動阻力試驗、本體內(nèi)徑、本體硬度、最小過水斷面直徑;C類，外徑、隨機文件、標識、接頭螺紋保護、涂漆。弓形彈簧套管扶正器質(zhì)量特性分類為：A類，起動力、下放力、永久變形、復位力;C類，標識。套管短節(jié)質(zhì)量特性分類為：A類，靜水壓試驗、接頭螺紋緊密距;B類，壁厚、本體外徑、本體硬度、內(nèi)徑;C類，隨機文件、標識、接頭螺紋保護、涂漆。固井水泥頭質(zhì)量特性分類為：A類，工作壓力試驗、螺紋緊密距、無損探傷;B類，膠塞容腔長度、本體硬度、內(nèi)徑;C類，隨機文件、標識、螺紋保護。常規(guī)固井膠塞質(zhì)量特性分類為：A類，上膠塞密封試驗;B類，主體直徑、橡膠硬度、唇部直徑、最大外徑;C類，總長、表面外觀、標識。套管外封隔器質(zhì)量特性分類為：A類，整機性能試驗、螺紋緊密距;B類，內(nèi)徑、管體壁厚、膠筒外徑、管體外徑、膠筒有效密封長度;C類，螺紋保護、表面外觀、標識。吊卡質(zhì)量特性分類為：A類，最大載荷試驗、無損檢測;B類，吊卡孔徑、承載區(qū)表面硬度;C類，標識、防銹處理、鎖緊機構(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、無損檢測、螺紋緊密距;B類，循環(huán)孔徑、本體硬度;C類，標識、螺紋保護、頂蓋厚度。短鉆桿質(zhì)量特性分類為：A類，無損檢測、螺紋緊密距;B類，硬度、接頭外徑、內(nèi)螺紋臺肩面寬度、管體壁厚、接頭內(nèi)徑;C類，標識、隨機文件、螺紋保護。

　　2.3工具附件檢測結(jié)果判定、表述與管理

　　1)工具附件檢測結(jié)果判定：質(zhì)量特性為A類的所有參數(shù)中，如有1個或1個以上參數(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個或1個以上的參數(shù)不合格，則判該工具附件為B類不合格;C類參數(shù)不做檢驗結(jié)果判定。2)工具附件檢測結(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、標識、隨機文件插頭密封段長度、插頭密封段直徑表3)工具附件檢測結(jié)果管理：評價為A類不合格的工具、附件嚴禁入井;評價為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情況及推進檢測管理的建議

　　3.1固井工具附件檢測現(xiàn)狀

　　目前，塔河油田對固井工具附件的檢測管理按照入井檢測和定期檢測進行統(tǒng)計。入井檢測包括尾管懸掛器、尾管回接裝置、浮箍、浮鞋、分級注水泥器、套管定位短節(jié)、套管變扣短節(jié)等產(chǎn)品，近5年的入井檢測情況見表4。表4數(shù)據(jù)顯示，通過對工具附件進行入井前的檢測，能有效地檢測出部分不合格產(chǎn)品。其中入井工具附件近5年內(nèi)檢測出的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。入井工具檢測不合格產(chǎn)品主要有浮箍、浮鞋、分級注水泥器、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標，其次便是螺紋緊密距超差。分級注水泥器不合格原因多為本體上循環(huán)小孔密封不嚴，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，導致套管試壓密封性不佳[6-7]。定期檢測包括套管吊卡、吊鉗、固井水泥頭、循環(huán)接頭、短鉆桿等工具，近5年定期檢測情況見表5。表5數(shù)據(jù)顯示，通過對配合工具附件使用前進行檢測，能有效地檢測出部分不合格產(chǎn)品。其中近5年內(nèi)檢測出的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)。定期檢測工具由于長時間的使用，會造成一定的磨損，其檢測不合格的主要原因：一是由于工具的長期使用，導致螺紋損傷過于嚴重，螺紋緊密距嚴重超差;二是工件試壓不同部位的滲漏。據(jù)統(tǒng)計，塔河油田在引進檢測前的固井工具異常率(異常率=異常問題數(shù)/施工井數(shù)×100%)每年均在10%左右。固井工具附件進行入井前的地面檢測后，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標志、包裝、運輸與貯存管理建議

　　[2-5]1)在工具、附件的明顯位置應做型號、鋼級、螺紋代號、制造廠標或注冊商標、生產(chǎn)日期等標識。2)工具、附件連接螺紋應涂防銹脂并戴螺紋保護器;外表面應涂防護油漆，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)應予以固定，應不受擠壓;在膠塞包裝箱上應標注制造廠名、工具、附件名稱及型號、規(guī)格、生產(chǎn)日期等;隨機文件裝入塑料袋中，包括工具、附件檢驗合格證、工具、附件使用說明書、裝箱單等。3)工具、附件應放在清潔、干燥、通風的庫房中保管，嚴禁接觸油、酸堿等腐蝕性物質(zhì)。橡膠件應貯存在環(huán)境溫度-15～40℃的場所，應避免陽光直接照射，時間應不超過24個月。運輸過程中應防止摔、碰、擠、壓等機械性損傷。

　　3.3項目駐廠監(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，對檢測實驗進行現(xiàn)場旁站，完成一類檢測類別的全程監(jiān)控工作。對于常用工具、附件檢測項目中存在破壞性試驗要求的，油田使用單位可嘗試按照0.5%的比例原則進行抽樣檢測，生產(chǎn)廠家需要按照更高的比例進行抽檢。

　　4結(jié)論與建議

　　1)深井固井作業(yè)對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應根據(jù)國家標準、行業(yè)標準以及其他規(guī)范，結(jié)合現(xiàn)場施工的實際情況，建立起一套有針對性、實用性和可操作性的檢測標準，來指導固井工具及附件的檢驗工作。3)檢測標準的建立是一個不斷總結(jié)和完善的過程。通過經(jīng)常收集經(jīng)過檢測的產(chǎn)品在施工作業(yè)過程中的應用情況，分析入井前檢測和入井后應用存在的差異，根據(jù)現(xiàn)場情況不斷地修正檢測方法，加強專項控制措施，使檢測標準更接近于實際施工作業(yè)。4)通過分析在固井作業(yè)過程中經(jīng)常發(fā)生的問題，主動了解產(chǎn)品的改進動向，將檢驗中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題及時反饋到各生產(chǎn)供應商，找出不合格的原因，促進產(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)部分破壞性試驗和模擬井下工況試驗在目前技術(shù)條件下難以實現(xiàn)，還需要更進一步的研究。