深井固井工具附件質量檢測探討

深井固井工具附件質量檢測探討

王偉志，陳超，梁玉明

中國石化西北油田分公司石油工程監督中心（新疆輪臺841600）

把好固井工具附件質量關是固井作業取得成功的重要一環。目前國內油田單位極少對入井使用的固井工具附件進行檢測，相關文獻對此也鮮有探討。以塔河油田為例，對深井固井工具附件入井前的檢測內容、檢測標準及檢測結果的評定方式進行了探討，總結了近5年在塔河油田現場的應用效果。結果表明，固井工具附件在油田入井前檢測能有效地降低工具、附件異常情況的發生；通過分析入井前后存在的差異，根據現場情況不斷地修正檢測方法，加強專項控制措施，可使檢測標準更接近于實際施工，促進產品的技術改造和質量提高，可以從根本上提高產品的品質。

深井；固井工具；質量檢測

在石油鉆井過程中，固井施工作業是一關鍵工序，固井質量的好壞，將直接影響鉆井成本和鉆井周期，并影響后續的施工作業及油氣井質量和開采壽命，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換，這就要求其性能及作業方式必須滿足施工要求。入井前的質量檢測和質量監控，是最后一道工具附件質量控制程序，剔除不合格工具附件入井可確保固井施工作業中使用優質的固井工具和附件，從而減少固井工具故障及異常情況的發生，對提高固井質量有重要的意義。

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、固井水泥頭及常規固井膠塞、套管外封隔器、常用井口工具（吊卡、循環接頭、短鉆桿等）。目前，國內大部分油田對上述工具附件到油田后的檢測管理不重視，相關的探討與研究較少，部分油田單位只對井口工具（吊卡、循環接頭、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量不合格幾率，加之長途運輸等原因可能造成部分工具附件局部性能失效。如果現場不嚴格檢測把關，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，也可能影響油井質量和開采壽命。

2 塔河油田深井常用固井工具附件檢測執行概況

塔河油田為國內率先引進具有國家認可的檢測機構在油田設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。目前塔河油田根據工具生產廠家和作業現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、附件送檢及現場驗收流程

工具、附件送檢及現場驗收流程：樣品領取→編寫工具附件號碼→性能檢測→檢測結果判定→出具檢測報告→現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類中的最小內徑、中心管內通徑、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。

表1 尾管懸掛器質量特性分類表

表2 尾管回接裝置質量特性分類表

2.2.2 分級注水泥器

分級注水泥器質量特性分類見表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。

表3 分級注水泥器質量特性分類表

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。

套管短節質量特性分類為：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、內徑；C類，隨機文件、標識、接頭螺紋保護、涂漆。

固井水泥頭質量特性分類為：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、內徑；C類，隨機文件、標識、螺紋保護。

常規固井膠塞質量特性分類為：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。

吊卡質量特性分類為：A類，最大載荷試驗、無損檢測；B類，吊卡孔徑、承載區表面硬度；C類，標識、防銹處理、鎖緊機構功能檢查。

循環接頭質量特性分類為：A類，工作壓力試驗、無損檢測、螺紋緊密距；B類，循環孔徑、本體硬度；C類，標識、螺紋保護、頂蓋厚度。

短鉆桿質量特性分類為：A類，無損檢測、螺紋緊密距；B類，硬度、接頭外徑、內螺紋臺肩面寬度、管體壁厚、接頭內徑；C類，標識、隨機文件、螺紋保護。

2.3 工具附件檢測結果判定、表述與管理

1）工具附件檢測結果判定：質量特性為A類的所有參數中，如有1個或1個以上參數不合格，則判該工具附件為A類不合格；B類的所有參數中，如有1個或1個以上的參數不合格，則判該工具附件為B類不合格；C類參數不做檢驗結果判定。

2）工具附件檢測結果有三種表述：該工具附件為合格、A類不合格、B類不合格。

山前水庫樞紐工程由主壩、副壩、輸水涵洞、供水管道等組成。大壩為均質土壩，主副壩頂高程21.50 m，輸水涵洞位于主壩樁號0+121處，進口底高程11.30 m,進水口管徑為500 mm,涵洞為漿砌石結構，矩形斷面,寬0.8 m，高1.70 m，底坡 1/300,正常水位時流量1.847 m3/s。主壩右側設有供水管道,供水管道取水口高程為15 m，出口高程為11 m。

3）工具附件檢測結果管理：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、附件可以經相關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、套管變扣短節等產品，近5年的入井檢測情況見表4。

表4數據顯示，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品。其中入井工具附件近5年內檢測出的A類不合格產品為269件，B類不合格產品為1 198件，通過禁止A類不合格產品和部分B類不合格產品入井使用，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品主要有浮箍、浮鞋、分級注水泥器、套管定位短節、套管變扣短節。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小孔密封不嚴，試壓滲漏。套管定位短節及套管變扣短節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、循環接頭、短鉆桿等工具，近5年定期檢測情況見表5。

表5數據顯示，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品。其中近5年內檢測出的A類不合格產品為210件，B類不合格產品為730件，通過禁止A類不合格產品和部分B類不合格產品的使用，有效地減少了固井施工期間井口異常情況的發生，確保了安全生產。

表4 近5年入井檢測情況統計表

表5 近5年定期檢測情況統計表

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。

據統計，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/施工井數×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，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、規格、生產日期等；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。橡膠件應貯存在環境溫度-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 項目駐廠監督抽檢

油田使用單位可根據要求派遣技術人員駐廠，對檢測實驗進行現場旁站，完成一類檢測類別的全程監控工作。

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，生產廠家需要按照更高的比例進行抽檢。

4 結論與建議

1）深井固井作業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、附件異常情況的發生。

2）油田固井工具附件的檢測應根據國家標準、行業標準以及其他規范，結合現場施工的實際情況，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和完善的過程。通過經常收集經過檢測的產品在施工作業過程中的應用情況，分析入井前檢測和入井后應用存在的差異，根據現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。

4）通過分析在固井作業過程中經常發生的問題，主動了解產品的改進動向，將檢驗中發現的質量問題及時反饋到各生產供應商，找出不合格的原因，促進產品的技術改造和質量提高，可以從根本上提高產品的品質。

5）部分破壞性試驗和模擬井下工況試驗在目前技術條件下難以實現，還需要更進一步的研究。

[1]石油工業安全專業標準化技術委員會.石油天然氣工業鉆井和采油提升設備的檢驗、維護、修理和改造:GB/T 19832-2005[S].北京：石油工業出版社,2005.

[2]全國石油鉆采設備和工具標準化技術委員會.尾管懸掛器及尾管回接裝置:SY/T 5083-2014[S].北京:石油工業出版社,2015.

[3]全國石油鉆采設備和工具標準化技術委員會.分級注水泥器:SY/T 5150-2013[S].北京：石油工業出版社,2014.

[4]全國石油鉆采設備和工具標準化技術委員會.套管用浮箍、浮鞋:SY/T 5618-2009[S].北京:石油工業出版社,2010.

[5]全國石油鉆采設備和工具標準化技術委員會.套管外封隔器:SY/T 6222-2012[S].北京:石油工業出版社,2012.

[6]石油工業安全專業標準化技術委員會.石油鉆、修井用吊具安全技術檢驗規范:SY/T 6605-2011[S].北京:石油工業出版社,2011.

[7]石油管材專業標準化技術委員會.鉆桿:SY/T 5561-2014 [S].北京:石油工業出版社,2015.

The quality control of well cementing tools is an important part of cementing operation.At present,the quality inspection of cementing tool accessories is seldom done in domestic oilfield units in China，and there is little research on the quality of cementing tool accessories.Taking Tahe oilfield as an example,the testing contents,the testing standards and the evaluation methods of the testing results of well cementing tool accessories before entering the well are discussed,and the application effect of the quality inspection of well cementing tool accessories in Tahe oilfield in the past 5 years was summarized.The results show that the detection of the well cementing tool accessories can effectively reduce the abnormal situation of tools and accessories before entering well;The analysis of difference between before entering well and after entering well,the constant improvement of the detection method according to field situation and the strengthening of the special control measures can make the testing standards closer to the actual construction,promote technological innovation and quality improvement of products,which can fundamentally improve the quality of the products.

deep well;cementing tool;quality inspection

王梅

2016-11-17

攝影/胡興豪

王偉志(1984-)，男，工程師，主要從事現場監督工作。