油井管标准化及非API油井管标准体系

方 伟 许晓锋 徐 婷

中国石油集团石油管工程技术研究院 （陕西 西安 710065）

油井管标准化及非API油井管标准体系

方 伟 许晓锋 徐 婷

中国石油集团石油管工程技术研究院 （陕西 西安 710065）

概述了标准对油井管技术发展的作用及油井管发展现状，回顾了油井管标准化的发展历程，分析了油井管标准化的现状及新形势下面临的挑战，探讨了非API油井管标准体系产生的必要性及初步标准体系框架。指出，随着非API油井管标准体系与标准的提升和完善，油井管技术将步入健康发展的轨道。

油井管 标准化 标准体系

标准对油井管技术发展的作用及油井管发展现状

1 技术标准对油井管技术发展的重要作用

标准产生的基础是科学、技术和实践经验的综合成果，它是生产、科研、设计管理部门和企业共同遵守的准则和依据。油井管工程的发展同样离不开标准，它是联系油井管科研、生产、使用三者之间的桥梁。油井管领域的研究成果，一旦纳入相应标准，就能得到迅速推广和应用，因此，标准可使油井管领域的新技术和科研成果得到推广和应用，从而促进油井管工程的技术进步和发展。

过去我国油井管一直依赖进口，在订货和检验中，主要以美国石油学会（API）标准为依据。由于早期的API标准主要注重于型式和参数的一致性，对材质要求不严，造成许多符合API标准的产品在使用中发生失效事故。如20世纪80年代按API Spec 5D订购的钻杆，在内加厚过渡区刺穿、断裂；按API Spec 5CT订购的油层套管，在大庆频繁发生射孔开裂。这些事故均给石油工业带来了重大损失。

中国石油集团石油管工程技术研究院（原管材研究所）与油田及各有关单位密切合作，在参照API标准的基础上，结合其在油井管检验、使用、失效分析及科研工作中获得的数据和科研成果，制定了油井管订货补充技术条件及油井管国外订货技术条件，增补了一些API标准未作规定的重要参数，包括技术要求、试验方法和验收规则等，制定了一系列油井管产品标准。随着这些产品订货技术条件的提出和标准的完善，油井管质量逐年提高，失效事故从单纯依据API标准订货时的钻具失效事故每年上千起，降低到采用“API标准+补充技术条件”订货和采用新标准订货后的每年失效事故几百起，为油田减少了事故，节约了成本，给石油工业带来了巨大的效益。同时，由于订货补充技术条件的提出，促使油井管生产企业通过引进先进技术、更新生产工艺装备，提高了国产油井管的质量[1]。

2 油井管发展现状

油井管在石油工业中占有重要的位置。油井管在石油工业中的地位不仅表现为用量大、费用高，更主要的是其质量、性能对石油工业的发展关系重大[2]。

国际上大量使用的油井管主要依据API标准生产。近年来，油井管服役条件日益复杂和严酷。据统计，近30年来，全球石油天然气井深平均增加了一倍以上，并且继续呈快速增长的趋势。随着井深增加，井内温度、压力相应提高。近年来发展的钻井新技术，如水平井、分支井、大位移井、小井眼钻井，使钻柱构件服役条件十分苛刻，对钻柱构件结构和材料都有特殊的、严格的要求。高温高压井使套管和油管柱承受的压力增加；在H2S、CO2和Cl-等介质单独或复合作用下，油套管的腐蚀越加严重；特殊地质条件对管柱抗挤性能提出了特殊要求；新的钻井和完井技术要求套管除具有足够的轴向承载能力外，还应有较高的弯曲和扭转屈服强度、弯－扭复合疲劳抗力和韧性。随着国内油田特别是西部油气田的开发，对油井管的技术要求越来越高，迫切需要高性能的油井管，如超高强度钻杆、高强度抗硫钻杆、高抗扭钻杆，高抗挤套管、抗H2S或CO2腐蚀油套管、特殊螺纹接头油套管，适应可膨胀管技术、套管钻井技术、连续管钻井技术等钻井新技术的油井管。仅符合API标准的油井管已经无法满足使用要求，高性能的非API油井管得到迅速发展[3]。

国外油井管主要生产商是Teneris、V&M两个跨国集团，日本钢管联盟、俄罗斯TMK集团和美钢联等。这几家公司以其完整的产业结构、强大的开发能力，不断开发出新产品以适应国际石油行业发展的需要，基本上控制了高端油井管的技术和市场，年产量已达700多万t[4]。

我国是油井管制造大国，但不是强国。总体上，国产油井管严重供大于求，但部分高端产品仍依赖进口。2008年，全球油井管消耗量1 350×104t，我国油井管产能已达 850×104t（约为全球的 2/3）。2008年底，实际产量660×104t（接近全球的1/2），消耗量283×104t（国产 261.4×104t，进口 21.6×104t），占我国无缝钢管表观消费量的20%；出口量398.6×104t，约占全球油井管需求量的30%，占我国钢管出口量的40%。以上数据表明，我国确属油井管生产、消费大国和全球供应基地。2008年国内特殊螺纹接头油套管使用量约18×104t，占油井管总用量的8%，与世界平均用量水平（21%）相比还有较大差距。特殊螺纹接头油套管国产化率仅为55%左右。2007年，中石油、中石化、中海油、延长油矿四大石油公司消耗的230×104t油井管中，进口 24.6×104t，占 10%；2008 年消耗的 283×104t油井管中，进口 21.6×104t，占 7.6%。尽管进口油井管所占比例在逐年减小，但进口油井管的绝对量变化不大，且进口油井管多属高端产品[4]。

非API油套管的钢级约有110多种，大大超过API钢级的数量。非API钻杆也包括繁多的品种，如超高强度钻杆、高韧性钻杆、限制屈服强度钻杆、强酸性环境用钻杆等，以及各种创新接头型式和螺纹的钻杆等。国内外已开发有200多种特殊螺纹接头专利和专有技术。据不完全统计，在中国实际投入油田应用的特殊螺纹接头大约在40～50种。当前，非API钢级油井管已占油井管总量的35%，其中，特殊螺纹接头油井管约占21%[3]。非API油井管在我国西部油气田勘探开发中发挥了重要作用，其中塔里木油田非API油套管实际使用量已达60%[5]。

油井管标准化发展概况

1 油井管标准化发展历程

自20世纪20年代，API就开始制定石油工业设备材料产品规范和标准。长期以来，API标准作为事实上的“国际石油工业标准”，为世界石油工业所接受和采用。最初我国的油井管产品标准直接采用API相关标准，但符合API标准的油井管在使用过程中频发失效事故。

中国石油集团石油管工程技术研究院自1987年开始参与API标准化工作以来，注意研究API标准化有关资料，跟踪API标准化的发展动态。针对API油井管在油田使用过程中出现的质量问题，结合大量的科研成果，向API提交了如钻杆内外加厚过渡带结构、材料韧性、钻杆接头焊接技术条件和提升短节等内容的提案。经过积极努力，这些提案均获得API认可并写入有关标准中，促进了石油管材生产技术的发展和质量水平的提高，为油田带来了可观的经济效益。1990年，提出并制定了油井管订货补充技术条件，针对API标准中未作规定或要求较低的性能指标提出了补充或更高的要求。之后，又先后制定了石油天然气行业标准SY/T 5990-94《套管国外订货技术条件》、SY/T 5989-94《直焊缝套管国外订货技术条件》、SY/T 5561-92《摩擦焊接钻杆焊区技术条件》、SY/T 5987-94《钻杆订货技术条件》等，保证了进口油井管的质量，维护了油田的利益。

标准体系是一定范围内的标准按其内在联系形成的科学的有机整体。直至20世纪80年代，我国尚没有一套油井管标准体系，除主要的产品标准直接采用API标准外，仅有几个方法标准。1985年，由原石油工业部组织制定了 《石油工业标准体系表》（第1版），石油管材专业标准体系为其中的一个部分。该体系实施5年来，作为制修订石油管材标准年度计划的依据，对促进石油管材专业标准化工作范围内的标准组成科学合理化起到了一定作用。但是随着我国标准化法的颁布及标准化方针政策的调整、石油工业标准化工作的不断深入发展，以及最初对编制标准体系认识的局限性，该体系已不适应当时新形势的需要。

1990年，在原中国石油天然气总公司科技发展局和石油工业标准化技术委员会共同组织下，对该体系进行了第一次修订，并出版了第2版体系表。随着我国改革开放和社会主义市场经济的建设，石油工业面临着深化改革、转换经营机制和与国际接轨的新形势,为贯彻原中国石油天然气总公司“以经济效益为中心，加快发展”的新思路，1996年由石油工业标准化技术委员会组织，在前两版的基础上，经过“七五”、“八五”10年的标准化工作实践，不断总结、完善，编制出版了第3版标准体系表。

该版体系编制的指导思想是：①贯彻国家有关石油工业发展的技术经济政策，体现石油工业以经济效益为中心的发展新思路，以及勘探开发生产经营活动的专业特点，统筹规划，突出重点，注重实用；②以“直接采用、实践验证、补充修订”的国家“采标”方针为指导，积极贯彻国家采用国际标准和国外先进标准的政策，为石油工业与国际接轨创造条件。原则上突出石油天然气工业特点，在有关的产品、方法、工艺标准中强调成套性、系统性和整体性。该版体系表中，油井管标准共计29项，其中基础标准5项，产品标准4项，方法标准20项。已制定标准12项，除4项产品标准外，其余为油井管无损检测方法标准或螺纹检测方法标准。

自2001年，石油工业标准化技术委员会明确要求对标准体系实行动态管理，各专业标准化委员会可根据本专业的实际需要每年对体系进行适当的调整，建立结构科学合理、技术先进适用、标准协调配套的石油天然气行业标准体系，以适应我国石油天然气行业发展的需要，适应与国际接轨的需要，进一步发挥标准化工作在促进经济贸易发展和科学技术交流方面的积极作用。

2 油井管标准化现状

通过多年的努力，在石油管材专业标准化技术委员会的组织下已建立了一套较完善的油井管标准体系，基本满足了油田日常的勘探和生产需要。目前，该体系中油井管标准共计62项，其中基础标准9项、产品标准27项、方法标准26项，产品标准涉及油气田勘探与生产所使用的各类常规油井管产品及配套的涂镀层、螺纹脂等，方法标准涵盖了上述产品相关的检验、评价、分级、作业等，以及使用与维护、选用等推荐作法等。已制修订的标准有45项，约占整个体系的72%。该体系较石油管材标准体系（第3版）无论是在标准数量上还是质量上都有了很大的提高。

美国石油学会认为，API标准国际化符合世界经济发展的趋势，有利于提高API的国际地位，API标准通过国际化，可以在国际上获得更多的认同和接受，可在更深层次上影响ISO标准的制定，并能将API标准推广到尚未建立标准化体系的国家和地区，最终为API成员和美国石油工业获得更大的利益。

国际标准化组织ISO/TC 67“石油石化和天然气工业用材料、设备和海上结构技术委员会”成立较早，但由于API的存在，最初基本没有开展工作。随着世界经济一体化趋势和世界贸易组织的建立，为了维护API的国际化地位，在API倡议下，ISO/TC 67于1987年恢复工作，API担任ISO/TC 67的秘书处工作。在此条件下，大量API标准提交ISO/TC 67采用。近年来，随着国际经济一体化的进程加速，ISO/TC 67加快了工作进度，API和 ISO已达成协议，共同制定一致的标准，双方同期立项、同期审议、同期批准发布的第一项标准就是套管和油管标准[1]。目前，ISO/TC 67和API共同制定的油井管标准已有十余项。

采用国际标准和国外先进标准是我国的一项重要技术经济政策，是技术引进的重要组成部分。近年来，石油管材专标委在油井管标准化工作中积极采用ISO/API标准，跟踪ISO/API的步伐，建立与ISO/API之间的信息通道，并积极提交ISO/API标准提案。在现有的油井管标准体系中，采用ISO和API标准制定国家或行业标准的项目有21项，已向ISO/API提交提案十余项。目前在征集新提案的同时，积极跟踪已提交提案的落实情况。

3 油井管标准化面临的挑战

为了满足油田的勘探开发生产需要，国内外部分骨干生产企业均在开发非API油井管。钻杆、套管、油管都形成了品种繁多的非API钢级，并在中国逐步推广使用。2008年，国产特殊螺纹接头油套管产量已达到13×104t。目前，国内非API油井管产品种类繁多，用途各异，性能满意率差别很大；防腐措施也是多样化，有使用耐蚀材料，也有加注缓蚀剂，还有使用涂层、双金属复合管、非金属管、阴极保护等，效能很难评价。非API油井管质量和性能往往不能满足或不能完全满足要求。

由于缺乏非API油井管系列标准，包括产品标准、检测评价标准、设计标准和现场使用规范等，致使产品开发与生产呈复杂化，油田管理难度大，管柱设计和管材选用不当，加上对工况条件和特殊工况管材适用性的研究和认识不足，一定比例的非API油井管产品仍出现质量问题，给油田勘探开发造成巨大的经济损失。非API油井管在油气田大量使用，比例不断攀升，要求统一协调的呼声很高。油井管标准化工作将面临新的挑战。

自2003年，石油管材专标委将“实施标准化战略，促进油井管工程技术的发展，维护石油工业的利益”确定为油井管标准化工作的指导思想。标准化作为引领油井管工程技术发展的龙头，建立非API油井管标准体系，制定非API油井管标准势在必行，这也将是近几年油井管标准化工作的重中之重。

非API油井管标准体系

非API油井管，自20世纪90年代以来，在国外倍受重视，发展很快，而且SHELL、BP等跨国公司颁布了有关的标准、规范和手册。而我国在这一领域还处于起步阶段，尚未建立起系统的标准与规范。中国石油集团石油管工程技术研究院“九五”、“十五”期间在该领域开展了大量的研究工作，取得了重要的研究成果，探索了非API油井管检验试验方法，对API标准试验方法进行了优化，并结合我国特定油田工况，编制了部分管材实物实验程序和腐蚀评价准则，组织进行了一系列的特殊螺纹油套管的评价试验，促进了这些特殊螺纹产品在中国油气田的应用。作为石油管材专标委秘书处单位，管材所组织开展了非API油井管标准化研究，对非API油井管的生产实际、现场使用和标准化情况进行了深入、广泛调研。为了促进非API油井管的标准化和规范化，提出联合部分科研院所及生产企业开展工作的建议，以JIP（联合工业项目）为平台，逐步建立和完善我国非API油井管标准体系。

非API油井管技术标准化就是对非API油井管产品做出规定，集中优势技术和产品，提出协调统一的标准要求。实质就是对非API油井管性能与质量达到的水平划出明确界限，进而显示不同技术和产品的水平高低。

非API油井管标准体系建立的原则：以目标油气田为导向，集中优势技术，制定适用、规范、经济、可靠的标准，由油田应用技术、生产企业产品制造技术、第三方机构检测评价技术组成。主要有：①产品标准：功能规范，用途、制造、规格、性能、检验等，技术要求的协调统一；②应用标准：设计规范、选用规范、验收检验规范、操作指南、失效分析与质量监督等；③评价标准：实物模拟评价程序和试验方法，安全性、适用性、可靠性评价方法等。

通过建立非API油井管标准体系，走集中（集中一个目标，就是实现油井管生产和技术强国）、统一（模式、标准）、规范（规则、要求）的模式，形成研发、制造、选材、设计、评价、验证、使用的成套技术，使油井管技术步入健康发展轨道，逐步达到世界先进水平，实现油井管产品国产化程度高、水平高端化程度高的目标，实现质量、安全、效益的高度统一，以能源需求以及石油、钢铁、制管发展为契机，达到油井管工程与石油工业的共同发展。

目前，中国石油集团石油管工程技术研究院以“非API油井管开发与应用技术研究”重大专项为先导，已初步建立了非API油井管标准体系，并组织编制了20余项标准。其中产品标准有高抗挤套管、膨胀套管、抗硫钻杆、耐蚀合金套管和油管等；应用标准有腐蚀环境中油井管选用推荐作法、特殊螺纹检验验收方法、油井管失效分析推荐作法等；评价标准有钻杆适用性评价、套管和油管螺纹接头性能评价方法等。虽然这些标准的技术内容还有待完善，但这些标准的出台标志着我国在非API油井管领域将会取得长足的发展。

今后，油井管标准化工作任务还很艰巨，在继续做好现有油井管标准体系规划项目的制修订工作的同时，还要进一步健全非API油井管标准体系，不断修订完善非API油井管标准，并力争将这些标准提升为中石油集团企业标准或石油天然气行业标准，充分发挥其在油井管领域的技术引领作用，为促进非API油井管的国产化，为油气田开发提供经济、适用和可靠的油井管产品技术支持与服务。

结 论

（1）技术标准在促进我国油井管技术发展方面发挥着至关重要的作用。采用“API标准+补充技术条件”保证了进口油井管的质量，促进了油井管的国产化。

（2）随着油井管服役条件日益复杂和严酷以及钻井新技术的应用，符合API标准的油井管已经无法满足使用要求，高性能的非API油井管得到迅速发展和使用。

（3）经过几十年的发展和不断完善，我国已拥有一套较完善的油井管标准体系和40多项油井管标准，基本满足了油田日常的勘探和生产需要。

（4）面对国内外种类繁多、质量各异的非API油井管产品，必须建立一套涵盖产品、应用、评价标准的非API油井管标准体系，以促进油井管技术健康发展。

（5）已初步建立了非API油井管标准体系，并编制了部分标准，但该体系及标准还需进一步提升和完善，以发挥标准化在油井管领域的主导地位和引领作用。

[1]樊治海，方伟.实施标准化战略，促进“油井管工程”发展[J].石油工业技术监督，2004，20（2）:14-19.

[2]李鹤林，韩礼红.刍议我国油井管产业的发展方向 [J].焊管，2009，32（4）:5-10.

[3]李鹤林.油井管发展动向及若干热点问题[J].石油机械，2004，32（特）:1-5.

[4]李鹤林,田伟,邝献任.油井管供需形势分析与对策[J].钢管,2010,39（1）:1-7.

[5]吕拴录，张福祥，李元斌，等.塔里木油气田非API油井管使用情况分析[J].石油矿场机械，2009，38（7）:70-74.

Based on the outline of the role of standards in developing OCTG technology and the status of OCTG,the review is given to the developing history of OCTG standardization,followed by the analysis of the status of OCTG standardization and the challenge confronted under the new situation.And then the necessities of establishing non-API system of OCTG have been discussed,together with the framework of primary standard system.At last,it is presented that the technology of OCTG will step to the health development route with the improvement and perfection of non-API standard system of OCTG and its standards.

oil country tubular goods(OCTG);standardization;standard system

方伟（1968-），女，高级工程师，硕士，主要从事石油管材的标准化管理工作。

��文桢

2010-05-17