淺析氣井井口智能型電動控制閥標準國際化

耿榕 曹鵬 于慧瀅 陳能 景思宇

摘 要：標準是規范經濟和社會發展的重要技術制度，對全球經濟貿易和產業發展的影響日益增加，國際標準的競爭已成為國際經濟、科技競爭的制高點。本文基于氣井井口智能型電動控制閥，結合標準國際化可提升企業國際競爭力的實際情況，歸納總結氣井井口智能型電動控制閥的發展現狀與標準發展趨勢，從而提出其標準國際化對企業發展的必要性和提升企業國際競爭力的重要性，并對其標準國際化中的問題進行總結。

關鍵詞：標準國際化，智能型電動控制閥，國際競爭力

0 引 言

標準作為科技成果的載體，通常是科技成果轉化的橋梁和紐帶；科技創新是標準發展的動力，是提升標準水平的手段和途徑[1]。推進我國石油行業的標準國際化，對于提升企業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來說，所謂標準國際化，包含兩方面內容：（1）采用國際標準、國外先進標準，從而使得國內石油裝備的技術水平能與世界水平保持一致；（2）將我國石油裝備標準轉化為國際標準或國外先進標準，實質性地參與國際標準制定工作[2]。

按照中國石油天然氣集團公司數字化轉型智能化發展的工作部署，國內各大油田都在積極推進“智慧油田”建設。長慶油田作為國內天然氣產量最大的油田，近年來在氣井增產增效、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。“智慧油田”建設的推進也對設備標準化、智能化程度提出了新的要求。機械制造總廠積極推動產業轉型升級，有序退出抽油機等低端產品制造，逐步轉向開發研制高附加值的核心油氣設備與器具。近兩年來，按照油田公司二次加快發展戰略部署，總廠以突出高質量穩健發展為主題，持續推進從“生產型制造”向“服務型制造”與“智能化制造”轉變，形成了新的產業結構，是保障油田公司油氣田開發建設所需裝備及提質增效技術服務的主力軍。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規范》項目，已通過國際標準培育計劃項目立項。

1 標準國際化對提升企業國際競爭力的作用

積極采用國際、國外先進標準，可以充分吸收其中的成熟經驗和良好做法，在自主研發的道路上少走彎路，并能以有限的科研投入在石油裝備關鍵技術領域定點突破，最終實現彎道超車。據此，通過國際標準化將能夠規范標準化市場、極大促進氣井井口智能控制技術進步，也將更好指導生產、提高產品質量，進一步提升中國石油在國際標準方面的影響力和話語權，提升企業的國際競爭力。

1.1 提高產品可靠性

多年來，全球石油裝備制造領域，國際標準和國外先進標準ISO、API及ASTM等，憑借其先進性、通用性、安全性收獲了行業內的廣泛認可，按相關指標生產的產品，質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標準》對GB/T 33008.1《工業自動化和控制系統網絡安全可編程程序控制器（PLC）》等相關標準進行借鑒，對氣田井場設備從設計、材料、配套設施、現場設備要求、數據采集與通信、生產控制等內容進行標準化，在此基礎上奠定“智能化”氣井管理建設環境，支撐氣田“數字化”轉型向“數智化”發展，同時把影響產品質量的人員、設備、材料、環境、檢驗試驗方法等諸因素都考慮其中。

經過標準國際化后的先進標準，將原有生產中只對最終產品的質量把關，延伸到對產品形成全過程的控制，也將原有生產中只對產品自身質量的檢驗，擴展為對包括人員資格鑒定在內的全方位驗證，而由此標準指導生產的氣井井口智能型電動控制閥，其質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準國際化，可持續促進石油裝備可靠性的提高，推動我國石油裝備企業國際化。

1.2 提升企業在國際標準的話語權

就目前全球經濟分布格局而言，新興經濟體在世界市場上所占有的份額逐步加大，但從整體經濟效益來看，仍由少數傳統經濟體所瓜分，造成這一現象的一個關鍵因素就是新興經濟體在國際標準制定過程中沒有話語權[4]。而將這一問題延伸至中國石油企業，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準而出現過折戟的情況。因此，無論是從發展國家石油工業，還是建設綜合性國際能源公司，亦或是保障國家石油能源安全，標準國際化戰略的啟動已經是迫在眉睫。

2 氣井井口智能型電動控制閥標準國際化分析

推進氣井井口智能型電動控制閥技術規范，能夠對產品進行統一，便于調試和維護，保證產品質量，有效降低維護成本。隨著標準的制定，加快該技術推廣至其他油田使用。推動實現氣井井口智能型電動控制閥形成國際標準，認真組織培育優秀標準，將持續深化對國際標準制修訂工作的認識，提高集團公司、油田公司以及機械制造總廠技術水平，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備發展應用現狀

隨著長慶油田氣井產水量逐年上升，排水采氣作為主要的氣井增產增效手段，相關技術工藝獲得了快速發展和應用，其中又以柱塞氣舉排水采氣裝置具用成本低、綠色環保、增產效果好等多種優勢，得到了快速推廣和大面積應用[5]。長慶油田自2017年至今已將柱塞氣舉排水采氣裝置應用于5000余口氣井，累計增產氣量超50億m?，現已成為氣田穩產增產的最主要工藝措施。

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，在原有柱塞氣舉系統的基礎上，實現了進口設備國產化替代，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鍵難題，實現了真正意義上的無人值守與遠程開關井，為智慧氣田建設指明了方向。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，預計年使用量可超1000余套，形成技術標準后，可以在其他油氣田推廣使用，將有效提高氣田智能化程度，為穩產增產做出貢獻。

井口電動智能控制閥相關技術與產品在油田開采中也具有巨大的應用優勢，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、數據遠傳等多種功能模塊組合，集成于傳統采油樹上以形成一種智能采油樹，該智能采油樹具有數據采集、自動控制、遠程通信等功能，可實現油氣井全生命周期的智能化管理，具有較高的技術先進性[6]。

另外，井口電動智能控制閥在實現遠程自動節流控制的基礎上，還可通過節流系數、壓力和溫度對當前流量進行計算，應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準國際化的必要性

目前，國內氣田上所采用的氣動薄膜閥大多數為國外進口產品，并且規格、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。根據氣田現場環境情況，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，動力源穩定，不易凍堵，冬季可靠性高，閥門開度可調，開啟壓力范圍大（井口油管壓力≤25MPa），可實現遠程控制，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量約1000套，現工藝的智能電動閥除了角式法蘭安裝機構與原工藝控制閥相同外，其余結構、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調試難度大，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、易推廣等多種優點，可作為智能氣井建設標準化內容快速開展推廣應用。2022年長慶油田全面開展智能型電動控制閥應用，使用量達到1000余套/年，之后，智能型電動控制閥的應用數量也將逐年遞增，并代替原有井口針閥，預計總量將達上萬套，另外，該閥在其他油田也有應用。目前，氣井井口智能型電動控制閥在實際生產應用中日益廣泛，但在設計、制造、檢驗、試驗和調試等工藝上卻并未實現規范化和標準化，因此制定相關規范標準是亟待解決的問題，同時將所制定標準逐步推向國際化，也會是提升國內石油企業在國際環境中競爭力的重要手段。

2.3 智能型電動控制閥標準發展現狀

制定氣井井口智能型電動控制閥國際標準，能夠對產品進行統一，便于調試和維護，同時保證產品質量，有效降低維護成本。目前，國內、外分別對井口閥門和工業用智能型電動執行機構進行了規范，例如：GB/T 22513《石油天然氣工業鉆井和采油設備井口裝置和采油樹》；JB/T 8219-2016《工業過程控制系統用普通型及智能型電動執行機構》；還有企業內部制定的一些技術要求，如：《長慶氣田井場生產運行及監控管理要求》《長慶氣田作業區井場SCADA系統數據命名規則》《長慶氣田井場RTU數據通信要求》等。

國外相關標準起步較早，對API Spec 6A 井口裝置和采油樹設備進行了規范，對閥門的材料、法蘭尺寸等也有相關規范，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》，該標準為電動控制閥的基礎要求提供參考，包括分類、設計、附件、防腐和評價的方法方針。

綜上現有的標準中，對氣井井口、針型截止閥、電動執行機構等都進行了規范要求，行標JB/T8219-2016對通用電動執行機構的基本性能參數做出了規范，企標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準化規范，但針對氣井井口使用的智能型電動控制閥的詳細技術規范，國內外尚屬空白，而現有國際標準的制定也是主要依托這兩項現有標準進行。因此，深入探究氣井井口使用的智能型電動控制閥規范顯得尤為重要。

2.4 智能型電動控制閥標準發展趨勢

隨著智能控制閥的發展與推廣應用，其將為人類社會生產生活實現現代化、自動化、智能化作出重要貢獻[8]。從智能型電動控制閥發展趨勢來看，將不斷有新技術應用于智能電動控制閥，如：總線通信技術、電子傳感器（取代普通結構式限位保護和過力矩保護）、通過組態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）等[9]。

而隨著智能型電動控制閥發展的日新月異，其相關標準的編制及標準國際化也面臨著巨大挑戰，例如：如何將新材料的應用，新工藝的要求，自控技術精細化，機械、控制、智能一體化，智能芯片發展等相關技術要求體現融合在標準中，同時所制定標準還要符合世界各國相關法律法規及標準要求，遵守發達國家嚴苛的專利規則。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、智能控制標準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準國際化中的問題

在圍繞氣井井口智能型電動控制閥進行標準國際化的過程中，現階段已完成大量準備工作，但縱觀總體發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 標準結構不完善的問題

標準的結構不夠合理，標準體系中國家標準比例偏小，與國際標準接軌程度不高，據統計，近五年轉化率僅有45.5%，未達到及格線。這說明標準國際化工作還沒有建立具有系統性、適用性、先進性和面向國際的標準體系，因此進行氣井井口智能型電動控制閥標準國際化沒有完善的標準體系進行參考實施。

3.2 對口學科模糊的問題

在進行標準申報時，首先明確項目的對口學科機構，才能順利開展后序工作。但由于國際標準的學科種類交叉繁雜，僅ISO就有800個技術委員會和分委員會，在進行標準申報的階段中，大部分課題組都對其項目所屬的對口機構存在模糊不明確的問題。例如：《氣井井口智能型電動控制閥》的對口機構是ISO/TC 67/SC 4，當時專家組就提出過對口機構存在標準交叉問題，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準國際化過程中，對于對口學科機構的問題也需加以重視。

3.3 機制創新的問題

目前，標準的國際化程度還不能完全適應我國石油工業“走出去”發展戰略的要求，缺乏自主創新的技術標準[1]。而關于氣井井口智能型電動控制閥標準國際化也同樣存在機制創新的問題，其主要體現在標準出現交叉、重復甚至矛盾的現象，故急需建立技術標準復核等創新機制，對于標準的制定、審核及前期調研等工作的力度仍需要進一步加大。

4 結 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點，目前已作為智能氣井建設標準化內容在長慶油田以及其他油田中推廣，并得到廣泛應用。而國內外針對氣井井口使用的智能型電動控制閥的詳細技術規范也處于空白階段，開展推進其國際標準化事業的前景廣闊，對于提高氣井井口智能型電動控制閥產品的可靠性和在世界舞臺上掌握標準制定的話語權，從而提升石油企業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準國際化意義重大，但也不能忽視在此過程中遇到的標準結構不完善、對口學科模糊以及機制創新等問題。

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