深井固井工具附件质量检测探讨

深井固井工具附件质量检测探讨

王伟志，陈超，梁玉明

中国石化西北油田分公司石油工程监督中心（新疆轮台841600）

把好固井工具附件质量关是固井作业取得成功的重要一环。目前国内油田单位极少对入井使用的固井工具附件进行检测，相关文献对此也鲜有探讨。以塔河油田为例，对深井固井工具附件入井前的检测内容、检测标准及检测结果的评定方式进行了探讨，总结了近5年在塔河油田现场的应用效果。结果表明，固井工具附件在油田入井前检测能有效地降低工具、附件异常情况的发生；通过分析入井前后存在的差异，根据现场情况不断地修正检测方法，加强专项控制措施，可使检测标准更接近于实际施工，促进产品的技术改造和质量提高，可以从根本上提高产品的品质。

深井；固井工具；质量检测

在石油钻井过程中，固井施工作业是一关键工序，固井质量的好坏，将直接影响钻井成本和钻井周期，并影响后续的施工作业及油气井质量和开采寿命，进而影响到油气田的整体效益。

深井固井工艺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温、高压、高含固相的流体冲蚀下工作，且入井后基本不能调换，这就要求其性能及作业方式必须满足施工要求。入井前的质量检测和质量监控，是最后一道工具附件质量控制程序，剔除不合格工具附件入井可确保固井施工作业中使用优质的固井工具和附件，从而减少固井工具故障及异常情况的发生，对提高固井质量有重要的意义。

1 深井常用固井工具附件分类及检测管理现状

深井常用的固井工具附件可大致分为以下八大类：尾管悬挂器及尾管回接装置、分级注水泥器、套管用浮箍及浮鞋、套管扶正器、套管短节、固井水泥头及常规固井胶塞、套管外封隔器、常用井口工具（吊卡、循环接头、短钻杆等）。目前，国内大部分油田对上述工具附件到油田后的检测管理不重视，相关的探讨与研究较少，部分油田单位只对井口工具（吊卡、循环接头、短钻杆等）进行定期或不定期的探伤检测，其他入井固井工具附件只是简单地进行外观检查，现场丈量尺寸、对扣等，并核实其是否存在出厂合格证[1-2]。

大多未按照相关标准要求进行入井前的检测检验工作，由于出厂工具附件存在一定的质量不合格几率，加之长途运输等原因可能造成部分工具附件局部性能失效。如果现场不严格检测把关，不能查出部分已不能满足固井工艺要求的固井工具附件，就存在较大的固井工具故障和异常的风险，也可能影响油井质量和开采寿命。

2 塔河油田深井常用固井工具附件检测执行概况

塔河油田为国内率先引进具有国家认可的检测机构在油田设立固井工具附件检测站，对入井前的固井工具附件进行全面检测。目前塔河油田根据工具生产厂家和作业现场的检测手段及条件的不同，将工具、附件检测级别分为两类：一类和二类。一类为工具、附件生产厂家必检项目，所有项目检测合格后方可出厂并能提供相关证明；二类为塔河油田检测项目，为工具、附件入井前的必检项目。

2.1 工具、附件送检及现场验收流程

工具、附件送检及现场验收流程：样品领取→编写工具附件号码→性能检测→检测结果判定→出具检测报告→现场入井前核实检测报告与实物是否相符。

2.2 工具、附件检测质量特性分类[2-5]

2.2.1 尾管悬挂器及尾管回接装置

尾管悬挂器及尾管回接装置质量特性分类见表1和表2，其中A类中的套管螺纹紧密距，B类中的最小内径、中心管内通径、卡瓦表面硬度、送入工具上扣和卸扣扭矩，C类中的所有项目皆为二类检测项目。

表1 尾管悬挂器质量特性分类表

表2 尾管回接装置质量特性分类表

2.2.2 分级注水泥器

分级注水泥器质量特性分类见表3。其中A类中的螺纹紧密距、整体密封试验、挠性塞通过试验，B类和C类中的所有项目皆为二类检测项目。

表3 分级注水泥器质量特性分类表

2.2.3 其他工具附件（以下所有项目皆为二类检测

项目）

套管用浮箍、浮鞋质量特性分类为：A类，反向承压试验、浮箍正向承压试验、接头螺纹紧密距；B类，最大流动阻力试验、本体内径、本体硬度、最小过水断面直径；C类，外径、随机文件、标识、接头螺纹保护、涂漆。

弓形弹簧套管扶正器质量特性分类为：A类，起动力、下放力、永久变形、复位力；C类，标识。

套管短节质量特性分类为：A类，静水压试验、接头螺纹紧密距；B类，壁厚、本体外径、本体硬度、内径；C类，随机文件、标识、接头螺纹保护、涂漆。

固井水泥头质量特性分类为：A类，工作压力试验、螺纹紧密距、无损探伤；B类，胶塞容腔长度、本体硬度、内径；C类，随机文件、标识、螺纹保护。

常规固井胶塞质量特性分类为：A类，上胶塞密封试验；B类，主体直径、橡胶硬度、唇部直径、最大外径；C类，总长、表面外观、标识。

吊卡质量特性分类为：A类，最大载荷试验、无损检测；B类，吊卡孔径、承载区表面硬度；C类，标识、防锈处理、锁紧机构功能检查。

循环接头质量特性分类为：A类，工作压力试验、无损检测、螺纹紧密距；B类，循环孔径、本体硬度；C类，标识、螺纹保护、顶盖厚度。

短钻杆质量特性分类为：A类，无损检测、螺纹紧密距；B类，硬度、接头外径、内螺纹台肩面宽度、管体壁厚、接头内径；C类，标识、随机文件、螺纹保护。

2.3 工具附件检测结果判定、表述与管理

1）工具附件检测结果判定：质量特性为A类的所有参数中，如有1个或1个以上参数不合格，则判该工具附件为A类不合格；B类的所有参数中，如有1个或1个以上的参数不合格，则判该工具附件为B类不合格；C类参数不做检验结果判定。

2）工具附件检测结果有三种表述：该工具附件为合格、A类不合格、B类不合格。

山前水库枢纽工程由主坝、副坝、输水涵洞、供水管道等组成。大坝为均质土坝，主副坝顶高程21.50 m，输水涵洞位于主坝桩号0+121处，进口底高程11.30 m,进水口管径为500 mm,涵洞为浆砌石结构，矩形断面,宽0.8 m，高1.70 m，底坡 1/300,正常水位时流量1.847 m3/s。主坝右侧设有供水管道,供水管道取水口高程为15 m，出口高程为11 m。

3）工具附件检测结果管理：评价为A类不合格的工具、附件严禁入井；评价为B类不合格的工具、附件可以经相关方商讨后确定是否入井。

3 塔河油田固井工具附件检测情况及推进检测管理的建议

3.1固井工具附件检测现状

目前，塔河油田对固井工具附件的检测管理按照入井检测和定期检测进行统计。入井检测包括尾管悬挂器、尾管回接装置、浮箍、浮鞋、分级注水泥器、套管定位短节、套管变扣短节等产品，近5年的入井检测情况见表4。

表4数据显示，通过对工具附件进行入井前的检测，能有效地检测出部分不合格产品。其中入井工具附件近5年内检测出的A类不合格产品为269件，B类不合格产品为1 198件，通过禁止A类不合格产品和部分B类不合格产品入井使用，有效地降低了固井工具附件故障及异常率。

入井工具检测不合格产品主要有浮箍、浮鞋、分级注水泥器、套管定位短节、套管变扣短节。其中浮箍、浮鞋不合格原因多为试压不达标，其次便是螺纹紧密距超差。分级注水泥器不合格原因多为本体上循环小孔密封不严，试压渗漏。套管定位短节及套管变扣短节不合格因素主要有两个方面：一是套管接箍不合格，使用的接箍过于老旧或是接箍不圆有明显压扁的迹象；二是套管管具车扣螺纹超标，导致套管试压密封性不佳[6-7]。

定期检测包括套管吊卡、吊钳、固井水泥头、循环接头、短钻杆等工具，近5年定期检测情况见表5。

表5数据显示，通过对配合工具附件使用前进行检测，能有效地检测出部分不合格产品。其中近5年内检测出的A类不合格产品为210件，B类不合格产品为730件，通过禁止A类不合格产品和部分B类不合格产品的使用，有效地减少了固井施工期间井口异常情况的发生，确保了安全生产。

表4 近5年入井检测情况统计表

表5 近5年定期检测情况统计表

定期检测工具由于长时间的使用，会造成一定的磨损，其检测不合格的主要原因：一是由于工具的长期使用，导致螺纹损伤过于严重，螺纹紧密距严重超差；二是工件试压不同部位的渗漏。

据统计，塔河油田在引进检测前的固井工具异常率（异常率=异常问题数/施工井数×100%）每年均在10%左右。固井工具附件进行入井前的地面检测后，可以有效地剔除A类不合格和部分B类不合格产品，2012-2016年塔河油田每年的固井工具异常率分别为4.5%、4.3%、3.5%、4.2%、3.8%，均能控制在5%以内，取得了较好的效果。

3.2 标志、包装、运输与贮存管理建议[2-5]

1）在工具、附件的明显位置应做型号、钢级、螺纹代号、制造厂标或注册商标、生产日期等标识。

2）工具、附件连接螺纹应涂防锈脂并戴螺纹保护器；外表面应涂防护油漆，易损部位印上“禁止打钳”的字样或图案；各种胶塞在包装箱内应予以固定，应不受挤压；在胶塞包装箱上应标注制造厂名、工具、附件名称及型号、规格、生产日期等；随机文件装入塑料袋中，包括工具、附件检验合格证、工具、附件使用说明书、装箱单等。

3）工具、附件应放在清洁、干燥、通风的库房中保管，严禁接触油、酸碱等腐蚀性物质。橡胶件应贮存在环境温度-15～40℃的场所，应避免阳光直接照射，时间应不超过24个月。运输过程中应防止摔、碰、挤、压等机械性损伤。

3.3 项目驻厂监督抽检

油田使用单位可根据要求派遣技术人员驻厂，对检测实验进行现场旁站，完成一类检测类别的全程监控工作。

对于常用工具、附件检测项目中存在破坏性试验要求的，油田使用单位可尝试按照0.5%的比例原则进行抽样检测，生产厂家需要按照更高的比例进行抽检。

4 结论与建议

1）深井固井作业对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检测能有效地降低工具、附件异常情况的发生。

2）油田固井工具附件的检测应根据国家标准、行业标准以及其他规范，结合现场施工的实际情况，建立起一套有针对性、实用性和可操作性的检测标准，来指导固井工具及附件的检验工作。

3）检测标准的建立是一个不断总结和完善的过程。通过经常收集经过检测的产品在施工作业过程中的应用情况，分析入井前检测和入井后应用存在的差异，根据现场情况不断地修正检测方法，加强专项控制措施，使检测标准更接近于实际施工作业。

4）通过分析在固井作业过程中经常发生的问题，主动了解产品的改进动向，将检验中发现的质量问题及时反馈到各生产供应商，找出不合格的原因，促进产品的技术改造和质量提高，可以从根本上提高产品的品质。

5）部分破坏性试验和模拟井下工况试验在目前技术条件下难以实现，还需要更进一步的研究。

[1]石油工业安全专业标准化技术委员会.石油天然气工业钻井和采油提升设备的检验、维护、修理和改造:GB/T 19832-2005[S].北京：石油工业出版社,2005.

[2]全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会.尾管悬挂器及尾管回接装置:SY/T 5083-2014[S].北京:石油工业出版社,2015.

[3]全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会.分级注水泥器:SY/T 5150-2013[S].北京：石油工业出版社,2014.

[4]全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会.套管用浮箍、浮鞋:SY/T 5618-2009[S].北京:石油工业出版社,2010.

[5]全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会.套管外封隔器:SY/T 6222-2012[S].北京:石油工业出版社,2012.

[6]石油工业安全专业标准化技术委员会.石油钻、修井用吊具安全技术检验规范:SY/T 6605-2011[S].北京:石油工业出版社,2011.

[7]石油管材专业标准化技术委员会.钻杆:SY/T 5561-2014 [S].北京:石油工业出版社,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.

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王梅

2016-11-17

摄影/胡兴豪

王伟志(1984-)，男，工程师，主要从事现场监督工作。