隨鉆測井儀產業化制造中的標準化實踐

王重云，劉 瀟，黃 軻，陶忠義

中國石油集團長城鉆探工程有限公司鉆井技術服務公司（遼寧盤錦124010）

隨鉆測井儀產業化制造中的標準化實踐

王重云，劉 瀟，黃 軻，陶忠義

中國石油集團長城鉆探工程有限公司鉆井技術服務公司（遼寧盤錦124010）

介紹了LWD儀器產業化制造所需配套標準的制定過程。針對標準實施過程中遇到的困難，探索性提出了“組長推進、專家帶頭、質檢監督、崗位負責”四位一體的貫徹落實方案，充分利用不同崗位人員的特點讓生產環節中的每個角色都能夠在儀器標準化制造中發揮作用，并結合儀器制造中的具體環節闡述了標準化實施后企業在提升產品質量、降低生產成本等方面所取得的成效。

隨鉆儀器；企業管理；質量效益；標準化

GW-LWD是由中國石油集團長城鉆探工程有限公司（以下簡稱公司）研發并擁有完全自主知識產權的無線隨鉆測井系統，該系統在我國首次實現了隨鉆電磁波電阻率測井儀器的設計和制造。2011年10月，儀器的樣機在北京通過了中國石油天然氣集團公司的科技成果鑒定。經過改良和完善，從2013年開始，該儀器進入了產業化制造階段，按照公司的無線隨鉆測量系統五年發展規劃，到2017年，GW-LWD儀器的累積制造數量將達到91套，年創產值30億元以上。

2012年，公司提出了GW-LWD儀器的產業化發展要求，并積極推進儀器配套標準的編制和推廣工作。在儀器制造領域，標準化是統合復雜制造過程、提高生產效率、控制儀器質量的重要手段。盡管國內沒有相關經驗可循，國外同類公司又實行嚴格的技術保密，但是全體儀器研發與制造人員憑借不懈的努力，通過不斷的學習與探索走出了一條有特色的標準化實踐之路，為公司提升質量效益做出了貢獻。

1 標準化的形成與發展

1.1 早期的生產流程

由于缺少相關經驗可循，在LWD儀器的樣機制造階段，參照其他設備生產線的管理模式，設計了適合于LWD儀器制造的MWD安裝工藝卡、電阻率安裝工藝卡等過程卡片來指導儀器的組裝，但是在組裝過程中發現，這種卡片只適用于1個部件或者是1個獨立環節的組裝過程，無法體現復雜儀器中各部件之間的聯系，而且由于過程卡片是以描述裝配工序和工藝為主，難以對組裝出來的部件質量加以監管，因此對質量控制所起的作用也是相對有限的。

1.2 SOP的形成

LWD產業化發展目標確立之后，公司將一部分技術骨干從研發部門中抽調出來，與其他一些新人共同組建了專業的LWD制造部門。隨著員工數量的增加，如何能夠在人員操作水平參差不齊的條件下保質保量的完成儀器制造任務就成為了一個新的問題。以電阻率的組裝為例，在電阻率無磁鉆鋌的表面分布有若干凹槽，其內部是與電磁波發射天線相連的調諧電路，凹槽的上方安裝有一個帶密封圈的蓋板來防止泥漿進入電路區域，蓋板通過4個螺絲與無磁鉆鋌固定在一起。為了防止儀器在井下工作過程中螺絲發生松動和脫落，上緊螺絲之前還在需要在螺紋上還涂抹一些螺紋鎖固劑。

在沒有操作標準的時候，即使是看似很簡單的

上螺絲環節，也帶來了一些麻煩。綜合結構設計和抗沖蝕考量，這里使用的是特殊材料的M3螺絲。這種螺絲有時會在2種情況下由于人為操作原因斷裂在無磁鉆鋌的螺紋孔里，一是因為每個人使用的力度不同，螺絲會在上緊過程中發生斷裂；二是如果在螺紋上涂抹了過量的螺紋鎖固劑，那么拆卸時螺絲也會發生斷裂。而螺絲一旦斷裂就很難取出。因此，通過編寫SOP來指導和規范生產活動的必要性和迫切性日益顯現出來。

技術骨干們對這一問題展開攻關。對于第一種斷裂原因，選取了一定數量的螺絲進行扭斷試驗，統計確定螺絲的平均扭斷力，也就是螺絲能承受的最大扭矩的平均值，并乘以設定的安全系數確定出操作扭矩。對于第二種斷裂原因，通過在螺紋上涂抹不等量的螺紋鎖固劑進行拆卸試驗，統計出螺紋鎖固劑用量與拆卸螺絲所需扭矩的數值對應關系，并使拆卸扭矩略小于操作扭矩，以此拆卸扭矩對應的螺紋鎖固劑用量作為標準用量。包含這2個參數的操作標準實施之后，由于人為原因造成的螺絲斷裂問題得到了徹底的解決。

技術骨干們憑借自己對儀器的深刻了解，通過分析儀器的制造流程，加上對常見問題的總結，先后撰寫了《GW-LWD（BWR）隨鉆測井儀標準作業流程》《GW-LWD隨鉆測井系統定向測量儀標準維修保養測試流程》等SOP文檔，用來規范儀器的制造與維護。

1.3 企業標準的制定與管理

SOP是企業標準體系的重要組成部分，但是僅有SOP是不夠的。SOP關注的是具體的生產過程。為了確立可量化的質量指標以及產品是否合格的判定準則，增強產品在市場中的競爭地位，有必要建立與之相應的企業標準。標準通常應該具備競爭性、獨特性、前導性、應變性和經濟性等特征。具體的制定過程涉及到諸多要素，并且會對企業的生產和運營模式產生重大影響，因此必須力求科學嚴謹，需要企業各個部門協同合作來完成。

1.3.1 制定標準的準備工作

在接到長城鉆探下達的編制企業標準《GWLWD隨鉆測井系統》的任務之后，公司組織相關技術專家和質量管理人員成立了專門的標準編制委員會，負責標準的起草工作。由于有些同志是第一次參加企業標準的編制工作，質量管理人員就GB/T 1.1-2009《標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫》的相關要求對大家進行了培訓。前期準備工作的重點是調查研究和資料收集工作。收集了GW-LWD自研發立項以來所有有關儀器設計、制造、維修和使用的歷史數據，通過科技查新掌握了國內外相關企業在LWD儀器研發方面相關的最新進展，參考了GB/T 2423.10-2008《電工電子產品環境試驗第2部分：試驗方法試驗Fc：振動(正弦)》、SY/T 5099-2007《石油測井儀器環境試驗及可靠性要求》等有關標準資料以及同類產品的技術參數，并特別收集了國外歷次施工中甲方對LWD儀器性能參數的要求作為標準編制的參考資料。

1.3.2 標準的起草與征求意見

在對有關資料進行充分研究之后，編制委員會的成員開始了標準的起草工作。對于標準草案中涉及到的部分具體數據，有些在編寫SOP時已經進行了論證，有些可以從儀器的歷史數據中獲得。而有些參數是在標準編制過程中新產生的，在此前的研發和制造過程中并不涉及，例如在起草標準《GW-LWD隨鉆測井系統》時，必須考慮到使用環境下LWD儀器對于鉆井液的要求，這樣的數據就只能通過反復的試驗驗證加以確定。

通過對GW-LWD隨鉆測井儀進行流體循環試驗，發現鉆井液的含沙量和黏度2個參數對儀器發電機短節的工作具有較為明顯的影響。當鉆井液含沙量大于1%時，大排量下的鉆井液中的泥沙會劃傷發電機的渦輪葉片。而當鉆井液的黏度大于50mPa·s時，渦輪葉片的轉速會變慢，可能導致發電機短節無法提供儀器正常工作所需要的電壓。因此在標準草案中對鉆井液提出了含砂量小于1%和黏度小于50mPa·s的要求。

起草完成的標準草案首先在研發和制造部門內部進行了討論和修改，然后由編制委員會提交給公司內部各部門征求意見，最終形成標準送審稿。

1.3.3 標準的審批與發布

標準送審稿《GW-LWD隨鉆測井系統》由編制委員會提交給公司，并在標準審查會議上通過審查，于2014年8月15日發布，同時送達盤錦市質監局進行備案。

1.3.4 標準的動態管理

實現LWD儀器的自主研發制造是公司的重要戰略，在局、處、廠三級單位都有設有專人負責標準的復審和修訂工作，通過統計儀器配件和配置的變更、性能參數的優化以及操作方法的革新等來對標準進行修訂，并及時到質監局更新備案。每半年發布一次新的企業標準體系表，補充新發布的國內外標準并及時剔除已被廢止和替代的標準。在引用標準發生變更時，及時的對企業標準進行調整，力爭滿足新標準的要求并在下次修訂時引用新的標準[1]。

截至2015年10月，圍繞GW-LWD儀器的制造、維修保養、標定校準和使用操作等內容，累積形成了GWDC 0077-2013《隨鉆電磁波電阻率測井儀刻度校驗規范》等5部企業標準和《GW-LWD隨鉆測井系統電阻率測井儀標準維修保養測試流程》等8部SOP，涵蓋了從部件采購到整機組裝，從車間試驗到現場應用等方方面面，無線隨鉆儀器標準體系建設趨于完善，這些標準在培養儀器制造人才、實現儀器質量控制等方面發揮了巨大的作用。

2 標準化在儀器制造中的貫徹落實

標準化的實施，從某種角度來說，是一種制度上的轉變，而這種轉變必然伴隨著矛盾和困難。從以往的經驗看，加強組織實施，推進標準化培訓，建立評估和反饋機制都是推進標準化建設的有效手段[2]。面對新的環境，更應該積極大膽探索，不斷總結經驗教訓。結合本單位的實際情況，提出了“組長推進，專家帶頭，質檢監督，崗位負責”四位一體的貫徹落實方案，并與每一份標準的實施與推廣工作相結合，力爭在標準化過程中實現全員參與，讓標準真正貫穿生產活動的每一個環節。

2.1 組長推進，全方位推行標準的宣教工作

制造部門按照儀器功能部分的不同劃分為不同的班組，組長是各個班組的直接負責人。在每個班組內部，標準的推廣工作通過宣傳、培訓和考核等方式實施。

2.2 專家帶頭，從技術層面展現實施標準化的重要性

專家指的是深入了解儀器工作原理和組裝過程的，具有相當理論和實際操作水平的技術人員。他們大多從研發階段起就參與儀器項目，有些人甚至參與了相關標準的撰寫工作，他們熟知儀器制造的每一個環節，是制造部門的中堅力量。

2.3 質檢監督，在生產活動的每個環節中都實現質量與標準的對接

這里的“質檢”指的并不是成品出廠時的質量檢驗員，而是在儀器制造中實現早期質量控制并與標準實施相結合的一種新設崗位。強化部件產品的質檢工作。這個崗位在每一個班組內部都存在，由各班組派出熟悉相關標準的員工參加公司組織的考試，考試合格后發給“質量員證”，負責本班組所產出的部件產品的質檢工作。他們既監督生產活動中標準的實施情況，也要檢測本組完成的產品的質量。實踐證明，新質檢崗位的設立有效的降低了出廠檢測和儀器使用過程中故障的出現頻次，從而使得儀器的產品質量得到顯著提高。

2.4 崗位負責，把執行標準培養成習慣

生產崗位員工是標準的最終踐行者，企業對于他們的要求是，標準不僅要掛在嘴上，更要記在心上，做在手上。讓崗位員工對自己的產品負責是很多企業的通行做法。關鍵是要鼓勵員工在執行標準的過程中堅持下去，逐漸的徹底消除違反標準的生產行為。

3 儀器標準化制造所取得的成效

標準化的實施已經對GW-LWD儀器的產業化制造產生了深刻的影響，并取得了顯著的經濟效益，筆者作為標準化工作的參與者和推進者，更能深切的感受到標準化對儀器制造業務良性發展所起的推動作用。

3.1 提升儀器組裝質量，穩定儀器性能

LWD是在井下工作的儀器，由于井下工作環境惡劣（如高溫、高壓、劇烈震動等），在地面無法完全模擬儀器在井下的狀況，這就給儀器的質量控制工作帶來了很大難度。以定向測量儀中密封圈的使用為例，在樣機的試驗階段，密封圈的使用壽命并沒有明確要求。但是，使用壽命是一定存在的，橡膠材料因老化而失去彈性或者任何微小的劃痕都會給儀器的使用帶來潛在的威脅，也確實曾經發生過因為密封圈失效而導致泥漿進入電路區域從而造成儀器故障的事例。為了避免再次出現類似的故障，SOP《GW-LWD隨鉆測井系統定向測量儀標準維修保養測試流程》中對于密封圈的使用作出了明確規定：定向測量儀每次拆開進行維修、測試、保養等工作，再次組裝前都要更換所有密封圈。在SOP實施之后再也沒有發生過儀器因為密封圈失效而進泥漿的事情。實踐證明，近幾年隨著配套標準的逐年完善，與儀器內部質量原因有關的故障次數占儀器總故障次數的比例也在逐漸下降（表1）。

3.2 降低儀器成本消耗

對于儀器的制造與維修來說，最主要的成本來自于部件的采購。在儀器的樣機研發階段，為了保證及時、優質的完成研發任務，公司對研發部門給予了充分的物質保障，所以并不存在考慮成本的問題。但是在實施產業化制造之后，每一套儀器的制造與維修成本都與儀器的銷售和服務價格緊密相關，最終會影響到我們的儀器能否在與其他儀器的市場競爭中博得一席之地，因此有必要對儀器部件的使用作出合理的限制。在儀器配置標準發布之前，所有部件的更換都依賴于員工的主觀判斷，其中不乏為了避免儀器出現故障而將部件提前報廢的情況。因此制定企業標準時，在經過充分實驗論證的基礎上，對部件的使用做出了嚴格的限制。以GW-LWD（BWR-172型）儀器為例，每套儀器所需部件的標準被定義為正常條件下儀器工作2 000h需要的總配件[3]，并依照部件號對每種部件的數量進行了明確的標注。除非部件出現缺陷，否則不能更換沒有達到使用壽命的部件。標準實施以后，部件的消耗數量大幅下降，據統計平均每套儀器在2 000h內的部件消耗成本下降了35%，按照每套儀器一年服務5 000h計算，平均一套儀器一年消耗的部件成本就可減少60多萬元。

3.3 推進清潔生產，節能減排

LWD組裝完成之后，一般需要進行流體循環試驗來確保儀器能夠在鉆井液中正常工作。在儀器的研發階段，由于缺少相關設備，循環試驗都是用卡車把儀器運到井場，委托井隊來進行操作的。這樣做不僅費時費力，需要花錢雇傭運輸車輛，影響井隊的工作，還有污水排放問題。儀器每次循環下來里面滿是泥漿，運回車間后必須用大量的水來沖洗干凈才能拆開。公司希望我們能夠改進現有的循環試驗方式，努力將生產對環境的影響降到最低。于是，研發部門提出了一種新的循環試驗方案，設計了一套安置在制造車間里的循環裝置，通過在車間里建造了一個蓄水池，用水代替泥漿，并利用2個大功率的水泵來模擬井場的泥漿泵實現了對儀器循環環境的模擬。新的循環試驗方案不但降低了循環試驗的時間成本和人力財力成本，更能夠在完全無污染排放的情況下實現儀器的循環過程，這套循環試驗方案后來形成了SOP《GW-LWD循環測試系統標準操作流程》。

3.4 提升人才隊伍專業化水平

標準化的實施減少了員工花在儀器生產環節上的時間，使得他們能夠在完成生產任務之后有時間和精力去了解儀器的功能和原理，而且他們在同一崗位上的固定工作使得他們更容易發現一些常常被忽略的問題并展開思考。近年來，員工們在公司組織的“五小成果”、員工創造工程和QC成果等活動中收獲頗豐，每年都有基層崗位員工在QC成果申報中獲得省級以上的獎項。這些成果不但給公司帶來了一定的經濟效益，更彰顯出公司的儀器制造專業人才的業務能力也得到了進一步的提升。

表1 歷年儀器故障數量統計表

4 結束語

從2013年開始，公司的方位電阻率測井儀、近鉆頭地質導向系統和指向式旋轉導向鉆井系統的研發工作相繼取得重大進展，有的項目樣機已經研制出來并取得了試驗成功，相關的產業化準備工作也正在穩步推進當中。LWD標準化制造的成功實施為企業從新品研發向產品轉變提供了一條新的發展思路，對于企業未來隨鉆儀器的發展走向也具有很好的借鑒意義。企業在制定標準時，要注意與自身的實際情況相結合，既有助于使企業在市場競爭中保持領先的科技地位，又不至于給企業的經營成本帶來過重的負擔。并且要根據企業發展及時的對標準進行調整，防止生產力和創新能力被僵化的標準所束縛[4-5]，這樣才能讓標準化更好的為企業的發展服務。

[1]賈艷芳,申煥英,李威.標準化動態管理與控制[J].石油工業技術監督,2000，16(4):32-33.

[2]馬新華.關于推進行政審批標準化建設的研究探索[J].行政科學論壇,2015,2(1):1-3.

[3]中國石油集團長城鉆探工程有限公司.GW-LWD（BWR-172型）隨鉆測井系統配置標準:Q/SY-GWDC 0038-2012 [S].盤錦：中國石油集團長城鉆探工程有限公司，2012.

[4]周瑞瑞.石油物資標準化管理探索與實踐[J].石油石化物資采購,2015（4）:70-73.

[5]陶忠元,夏婧.我國制造業技術標準化與技術創新互動效應[J].科技進步與對策,2015,32(8):61-66.

The development process of the standard for the industrial manufacturing of logging while drilling tool is introduced.In view of the difficulties encountered in the implementation of the standard,put forward an implementation program of"leader promoting,the experts taking the lead,implementing quality supervision and job responsibility",and give full play to the role of each person in the stan?dardization manufacturing of the tool according to the characteristics of different positions.Combining with the specific aspects of the in?strument manufacturing,this paper expounds the achievements of enterprises in improving product quality and reducing production cost after the implementation of the manufacturing standardization.

logging while drilling tool;enterprise management;quality benefit;standardization

路萍

2015-12-18

王重云（1986-），男，工程師，主要從事隨鉆測井儀器研發工作。