随钻测井仪产业化制造中的标准化实践

王重云，刘 潇，黄 轲，陶忠义

中国石油集团长城钻探工程有限公司钻井技术服务公司（辽宁盘锦124010）

随钻测井仪产业化制造中的标准化实践

王重云，刘 潇，黄 轲，陶忠义

中国石油集团长城钻探工程有限公司钻井技术服务公司（辽宁盘锦124010）

介绍了LWD仪器产业化制造所需配套标准的制定过程。针对标准实施过程中遇到的困难，探索性提出了“组长推进、专家带头、质检监督、岗位负责”四位一体的贯彻落实方案，充分利用不同岗位人员的特点让生产环节中的每个角色都能够在仪器标准化制造中发挥作用，并结合仪器制造中的具体环节阐述了标准化实施后企业在提升产品质量、降低生产成本等方面所取得的成效。

随钻仪器；企业管理；质量效益；标准化

GW-LWD是由中国石油集团长城钻探工程有限公司（以下简称公司）研发并拥有完全自主知识产权的无线随钻测井系统，该系统在我国首次实现了随钻电磁波电阻率测井仪器的设计和制造。2011年10月，仪器的样机在北京通过了中国石油天然气集团公司的科技成果鉴定。经过改良和完善，从2013年开始，该仪器进入了产业化制造阶段，按照公司的无线随钻测量系统五年发展规划，到2017年，GW-LWD仪器的累积制造数量将达到91套，年创产值30亿元以上。

2012年，公司提出了GW-LWD仪器的产业化发展要求，并积极推进仪器配套标准的编制和推广工作。在仪器制造领域，标准化是统合复杂制造过程、提高生产效率、控制仪器质量的重要手段。尽管国内没有相关经验可循，国外同类公司又实行严格的技术保密，但是全体仪器研发与制造人员凭借不懈的努力，通过不断的学习与探索走出了一条有特色的标准化实践之路，为公司提升质量效益做出了贡献。

1 标准化的形成与发展

1.1 早期的生产流程

由于缺少相关经验可循，在LWD仪器的样机制造阶段，参照其他设备生产线的管理模式，设计了适合于LWD仪器制造的MWD安装工艺卡、电阻率安装工艺卡等过程卡片来指导仪器的组装，但是在组装过程中发现，这种卡片只适用于1个部件或者是1个独立环节的组装过程，无法体现复杂仪器中各部件之间的联系，而且由于过程卡片是以描述装配工序和工艺为主，难以对组装出来的部件质量加以监管，因此对质量控制所起的作用也是相对有限的。

1.2 SOP的形成

LWD产业化发展目标确立之后，公司将一部分技术骨干从研发部门中抽调出来，与其他一些新人共同组建了专业的LWD制造部门。随着员工数量的增加，如何能够在人员操作水平参差不齐的条件下保质保量的完成仪器制造任务就成为了一个新的问题。以电阻率的组装为例，在电阻率无磁钻铤的表面分布有若干凹槽，其内部是与电磁波发射天线相连的调谐电路，凹槽的上方安装有一个带密封圈的盖板来防止泥浆进入电路区域，盖板通过4个螺丝与无磁钻铤固定在一起。为了防止仪器在井下工作过程中螺丝发生松动和脱落，上紧螺丝之前还在需要在螺纹上还涂抹一些螺纹锁固剂。

在没有操作标准的时候，即使是看似很简单的

上螺丝环节，也带来了一些麻烦。综合结构设计和抗冲蚀考量，这里使用的是特殊材料的M3螺丝。这种螺丝有时会在2种情况下由于人为操作原因断裂在无磁钻铤的螺纹孔里，一是因为每个人使用的力度不同，螺丝会在上紧过程中发生断裂；二是如果在螺纹上涂抹了过量的螺纹锁固剂，那么拆卸时螺丝也会发生断裂。而螺丝一旦断裂就很难取出。因此，通过编写SOP来指导和规范生产活动的必要性和迫切性日益显现出来。

技术骨干们对这一问题展开攻关。对于第一种断裂原因，选取了一定数量的螺丝进行扭断试验，统计确定螺丝的平均扭断力，也就是螺丝能承受的最大扭矩的平均值，并乘以设定的安全系数确定出操作扭矩。对于第二种断裂原因，通过在螺纹上涂抹不等量的螺纹锁固剂进行拆卸试验，统计出螺纹锁固剂用量与拆卸螺丝所需扭矩的数值对应关系，并使拆卸扭矩略小于操作扭矩，以此拆卸扭矩对应的螺纹锁固剂用量作为标准用量。包含这2个参数的操作标准实施之后，由于人为原因造成的螺丝断裂问题得到了彻底的解决。

技术骨干们凭借自己对仪器的深刻了解，通过分析仪器的制造流程，加上对常见问题的总结，先后撰写了《GW-LWD（BWR）随钻测井仪标准作业流程》《GW-LWD随钻测井系统定向测量仪标准维修保养测试流程》等SOP文档，用来规范仪器的制造与维护。

1.3 企业标准的制定与管理

SOP是企业标准体系的重要组成部分，但是仅有SOP是不够的。SOP关注的是具体的生产过程。为了确立可量化的质量指标以及产品是否合格的判定准则，增强产品在市场中的竞争地位，有必要建立与之相应的企业标准。标准通常应该具备竞争性、独特性、前导性、应变性和经济性等特征。具体的制定过程涉及到诸多要素，并且会对企业的生产和运营模式产生重大影响，因此必须力求科学严谨，需要企业各个部门协同合作来完成。

1.3.1 制定标准的准备工作

在接到长城钻探下达的编制企业标准《GWLWD随钻测井系统》的任务之后，公司组织相关技术专家和质量管理人员成立了专门的标准编制委员会，负责标准的起草工作。由于有些同志是第一次参加企业标准的编制工作，质量管理人员就GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的相关要求对大家进行了培训。前期准备工作的重点是调查研究和资料收集工作。收集了GW-LWD自研发立项以来所有有关仪器设计、制造、维修和使用的历史数据，通过科技查新掌握了国内外相关企业在LWD仪器研发方面相关的最新进展，参考了GB/T 2423.10-2008《电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc：振动(正弦)》、SY/T 5099-2007《石油测井仪器环境试验及可靠性要求》等有关标准资料以及同类产品的技术参数，并特别收集了国外历次施工中甲方对LWD仪器性能参数的要求作为标准编制的参考资料。

1.3.2 标准的起草与征求意见

在对有关资料进行充分研究之后，编制委员会的成员开始了标准的起草工作。对于标准草案中涉及到的部分具体数据，有些在编写SOP时已经进行了论证，有些可以从仪器的历史数据中获得。而有些参数是在标准编制过程中新产生的，在此前的研发和制造过程中并不涉及，例如在起草标准《GW-LWD随钻测井系统》时，必须考虑到使用环境下LWD仪器对于钻井液的要求，这样的数据就只能通过反复的试验验证加以确定。

通过对GW-LWD随钻测井仪进行流体循环试验，发现钻井液的含沙量和黏度2个参数对仪器发电机短节的工作具有较为明显的影响。当钻井液含沙量大于1%时，大排量下的钻井液中的泥沙会划伤发电机的涡轮叶片。而当钻井液的黏度大于50mPa·s时，涡轮叶片的转速会变慢，可能导致发电机短节无法提供仪器正常工作所需要的电压。因此在标准草案中对钻井液提出了含砂量小于1%和黏度小于50mPa·s的要求。

起草完成的标准草案首先在研发和制造部门内部进行了讨论和修改，然后由编制委员会提交给公司内部各部门征求意见，最终形成标准送审稿。

1.3.3 标准的审批与发布

标准送审稿《GW-LWD随钻测井系统》由编制委员会提交给公司，并在标准审查会议上通过审查，于2014年8月15日发布，同时送达盘锦市质监局进行备案。

1.3.4 标准的动态管理

实现LWD仪器的自主研发制造是公司的重要战略，在局、处、厂三级单位都有设有专人负责标准的复审和修订工作，通过统计仪器配件和配置的变更、性能参数的优化以及操作方法的革新等来对标准进行修订，并及时到质监局更新备案。每半年发布一次新的企业标准体系表，补充新发布的国内外标准并及时剔除已被废止和替代的标准。在引用标准发生变更时，及时的对企业标准进行调整，力争满足新标准的要求并在下次修订时引用新的标准[1]。

截至2015年10月，围绕GW-LWD仪器的制造、维修保养、标定校准和使用操作等内容，累积形成了GWDC 0077-2013《随钻电磁波电阻率测井仪刻度校验规范》等5部企业标准和《GW-LWD随钻测井系统电阻率测井仪标准维修保养测试流程》等8部SOP，涵盖了从部件采购到整机组装，从车间试验到现场应用等方方面面，无线随钻仪器标准体系建设趋于完善，这些标准在培养仪器制造人才、实现仪器质量控制等方面发挥了巨大的作用。

2 标准化在仪器制造中的贯彻落实

标准化的实施，从某种角度来说，是一种制度上的转变，而这种转变必然伴随着矛盾和困难。从以往的经验看，加强组织实施，推进标准化培训，建立评估和反馈机制都是推进标准化建设的有效手段[2]。面对新的环境，更应该积极大胆探索，不断总结经验教训。结合本单位的实际情况，提出了“组长推进，专家带头，质检监督，岗位负责”四位一体的贯彻落实方案，并与每一份标准的实施与推广工作相结合，力争在标准化过程中实现全员参与，让标准真正贯穿生产活动的每一个环节。

2.1 组长推进，全方位推行标准的宣教工作

制造部门按照仪器功能部分的不同划分为不同的班组，组长是各个班组的直接负责人。在每个班组内部，标准的推广工作通过宣传、培训和考核等方式实施。

2.2 专家带头，从技术层面展现实施标准化的重要性

专家指的是深入了解仪器工作原理和组装过程的，具有相当理论和实际操作水平的技术人员。他们大多从研发阶段起就参与仪器项目，有些人甚至参与了相关标准的撰写工作，他们熟知仪器制造的每一个环节，是制造部门的中坚力量。

2.3 质检监督，在生产活动的每个环节中都实现质量与标准的对接

这里的“质检”指的并不是成品出厂时的质量检验员，而是在仪器制造中实现早期质量控制并与标准实施相结合的一种新设岗位。强化部件产品的质检工作。这个岗位在每一个班组内部都存在，由各班组派出熟悉相关标准的员工参加公司组织的考试，考试合格后发给“质量员证”，负责本班组所产出的部件产品的质检工作。他们既监督生产活动中标准的实施情况，也要检测本组完成的产品的质量。实践证明，新质检岗位的设立有效的降低了出厂检测和仪器使用过程中故障的出现频次，从而使得仪器的产品质量得到显著提高。

2.4 岗位负责，把执行标准培养成习惯

生产岗位员工是标准的最终践行者，企业对于他们的要求是，标准不仅要挂在嘴上，更要记在心上，做在手上。让岗位员工对自己的产品负责是很多企业的通行做法。关键是要鼓励员工在执行标准的过程中坚持下去，逐渐的彻底消除违反标准的生产行为。

3 仪器标准化制造所取得的成效

标准化的实施已经对GW-LWD仪器的产业化制造产生了深刻的影响，并取得了显著的经济效益，笔者作为标准化工作的参与者和推进者，更能深切的感受到标准化对仪器制造业务良性发展所起的推动作用。

3.1 提升仪器组装质量，稳定仪器性能

LWD是在井下工作的仪器，由于井下工作环境恶劣（如高温、高压、剧烈震动等），在地面无法完全模拟仪器在井下的状况，这就给仪器的质量控制工作带来了很大难度。以定向测量仪中密封圈的使用为例，在样机的试验阶段，密封圈的使用寿命并没有明确要求。但是，使用寿命是一定存在的，橡胶材料因老化而失去弹性或者任何微小的划痕都会给仪器的使用带来潜在的威胁，也确实曾经发生过因为密封圈失效而导致泥浆进入电路区域从而造成仪器故障的事例。为了避免再次出现类似的故障，SOP《GW-LWD随钻测井系统定向测量仪标准维修保养测试流程》中对于密封圈的使用作出了明确规定：定向测量仪每次拆开进行维修、测试、保养等工作，再次组装前都要更换所有密封圈。在SOP实施之后再也没有发生过仪器因为密封圈失效而进泥浆的事情。实践证明，近几年随着配套标准的逐年完善，与仪器内部质量原因有关的故障次数占仪器总故障次数的比例也在逐渐下降（表1）。

3.2 降低仪器成本消耗

对于仪器的制造与维修来说，最主要的成本来自于部件的采购。在仪器的样机研发阶段，为了保证及时、优质的完成研发任务，公司对研发部门给予了充分的物质保障，所以并不存在考虑成本的问题。但是在实施产业化制造之后，每一套仪器的制造与维修成本都与仪器的销售和服务价格紧密相关，最终会影响到我们的仪器能否在与其他仪器的市场竞争中博得一席之地，因此有必要对仪器部件的使用作出合理的限制。在仪器配置标准发布之前，所有部件的更换都依赖于员工的主观判断，其中不乏为了避免仪器出现故障而将部件提前报废的情况。因此制定企业标准时，在经过充分实验论证的基础上，对部件的使用做出了严格的限制。以GW-LWD（BWR-172型）仪器为例，每套仪器所需部件的标准被定义为正常条件下仪器工作2 000h需要的总配件[3]，并依照部件号对每种部件的数量进行了明确的标注。除非部件出现缺陷，否则不能更换没有达到使用寿命的部件。标准实施以后，部件的消耗数量大幅下降，据统计平均每套仪器在2 000h内的部件消耗成本下降了35%，按照每套仪器一年服务5 000h计算，平均一套仪器一年消耗的部件成本就可减少60多万元。

3.3 推进清洁生产，节能减排

LWD组装完成之后，一般需要进行流体循环试验来确保仪器能够在钻井液中正常工作。在仪器的研发阶段，由于缺少相关设备，循环试验都是用卡车把仪器运到井场，委托井队来进行操作的。这样做不仅费时费力，需要花钱雇佣运输车辆，影响井队的工作，还有污水排放问题。仪器每次循环下来里面满是泥浆，运回车间后必须用大量的水来冲洗干净才能拆开。公司希望我们能够改进现有的循环试验方式，努力将生产对环境的影响降到最低。于是，研发部门提出了一种新的循环试验方案，设计了一套安置在制造车间里的循环装置，通过在车间里建造了一个蓄水池，用水代替泥浆，并利用2个大功率的水泵来模拟井场的泥浆泵实现了对仪器循环环境的模拟。新的循环试验方案不但降低了循环试验的时间成本和人力财力成本，更能够在完全无污染排放的情况下实现仪器的循环过程，这套循环试验方案后来形成了SOP《GW-LWD循环测试系统标准操作流程》。

3.4 提升人才队伍专业化水平

标准化的实施减少了员工花在仪器生产环节上的时间，使得他们能够在完成生产任务之后有时间和精力去了解仪器的功能和原理，而且他们在同一岗位上的固定工作使得他们更容易发现一些常常被忽略的问题并展开思考。近年来，员工们在公司组织的“五小成果”、员工创造工程和QC成果等活动中收获颇丰，每年都有基层岗位员工在QC成果申报中获得省级以上的奖项。这些成果不但给公司带来了一定的经济效益，更彰显出公司的仪器制造专业人才的业务能力也得到了进一步的提升。

表1 历年仪器故障数量统计表

4 结束语

从2013年开始，公司的方位电阻率测井仪、近钻头地质导向系统和指向式旋转导向钻井系统的研发工作相继取得重大进展，有的项目样机已经研制出来并取得了试验成功，相关的产业化准备工作也正在稳步推进当中。LWD标准化制造的成功实施为企业从新品研发向产品转变提供了一条新的发展思路，对于企业未来随钻仪器的发展走向也具有很好的借鉴意义。企业在制定标准时，要注意与自身的实际情况相结合，既有助于使企业在市场竞争中保持领先的科技地位，又不至于给企业的经营成本带来过重的负担。并且要根据企业发展及时的对标准进行调整，防止生产力和创新能力被僵化的标准所束缚[4-5]，这样才能让标准化更好的为企业的发展服务。

[1]贾艳芳,申焕英,李威.标准化动态管理与控制[J].石油工业技术监督,2000，16(4):32-33.

[2]马新华.关于推进行政审批标准化建设的研究探索[J].行政科学论坛,2015,2(1):1-3.

[3]中国石油集团长城钻探工程有限公司.GW-LWD（BWR-172型）随钻测井系统配置标准:Q/SY-GWDC 0038-2012 [S].盘锦：中国石油集团长城钻探工程有限公司，2012.

[4]周瑞瑞.石油物资标准化管理探索与实践[J].石油石化物资采购,2015（4）:70-73.

[5]陶忠元,夏婧.我国制造业技术标准化与技术创新互动效应[J].科技进步与对策,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，工程师，主要从事随钻测井仪器研发工作。