抽样方案变化对聚能射孔器穿孔深度评价体系的影响

荆立英,郭金荣,董喜庆

1.石油工业油气田射孔器材质量监督检验中心（黑龙江 大庆 163853）

2.中国石油大庆油田有限责任公司 采油工程研究院（黑龙江 大庆 163453）

3.中国石油大庆油田有限责任公司 第三采油厂（黑龙江 大庆163453）

0 引言

穿孔深度是聚能射孔器穿孔性能的重要参数之一，随着制造水平的提高，穿孔深度具有穿深逐渐增加、单个值波动大的特点。因此，每隔几年就需要修订评价指标，以保持检验水平基本稳定。

国内早期的聚能射孔器（弹）检验、评价标准SY 5128—1986《油气井聚能射孔弹通用技术条件》、SY 5462.1～5462.5—1992《油气井聚能射孔弹（器）技术指标检测及综合评价方法》规定了检验方法、评价方法，但没有考虑对连续生产批产品进行质量控制，只是从生产的产品中随意抽取规定数量的样品进行检验、评价，无法给出检验水平。

随着国内射孔技术的发展，生产方、使用方均需要掌握产品的质量水平，因此，标准制定者开始从控制连续生产产品质量的角度考虑制修订标准。1996 年起草的SY/T 5128—1997《油气井聚能射孔器通用技术条件》，引用了GB/T 6378—1986《不合格品率的计量抽样检验程序及图表（适用于连续批的检验）》中的抽样方案，给出了检验水平、可接收质量水平等。目的是通过批不被接收使供方在经济上和心理上产生压力，促使其将过程平均质量水平保持在规定的接收质量限（AQL）以下，而同时给使用方接受劣质批的概率提供一个上限。从而使供方、接收方及上级管理部门等其他使用方实现定量管理。2016 年，在起草SY/T 6163－2018《油气井用聚能射孔器材通用技术条件及性能试验方法》过程中，发现拟引用标准GB/T 6378.1－2008[1]中的抽样方案、接收常数（k）与GB/T 6378－1986 不同，而接收常数（k）的变化关系到产品稳定性。为了对产品稳定性进行控制，起草人虽然通过放弃引用标准的方式保留了GB/T 20489－2006[2]中接收质量限、检测水平，但给出的接收质量限（AQL）、检验水平均存在误差。讨论国内几个版本的聚能射孔器材检验、评价标准给出的质量水平波动情况，旨在为标准的制修订中检验水平的控制提供参考。

表1 1994—1996年外径89 mm聚能射孔器穿孔深度统计分析表

1 射孔器材抽样检验评价体系

1.1 SY/T 5128—1997中抽样方案的选择及其效果

国内常用的外径89 mm 聚能射孔器一般为13孔/m或16孔/m，每个孔是由一发聚能射孔弹爆炸穿孔产生的。SY 5462—1992 规定的外径89 mm 聚能射孔器平均穿孔深度≥400 mm 为合格，1994—1996年监督产品的穿孔深度100%合格，平均穿孔深度为478 mm、平均标准差为47 mm，统计数据见表1。标准差描述的是聚能射孔弹穿孔深度稳定性，国内是手工操作压制聚能射孔弹，因此，降低标准差比较难。美国公司的产品一般采用机械自动压制，产品稳定性较好，标准差一般为30 mm左右[3]。

在新标准的制修订过程中，基于以下思考：①促进国内产品制造水平的提高，提高平均穿孔深度；②促进提高产品的稳定性，降低标准差；③淘汰落后技术。生产方、使用方及上级主管部门组成的标准起草小组研究决定采用GB/T 6378—1986 规定的计量抽样方案中的下规格限检查方案，批量501～1 200，一般质量水平（Ⅰ）、可接收质量水平4.0%，对于样本量不大于20孔/m，接收常数选择1.33。按该方法分析1994—1996 年监督检验数据的合格率为62.5%。造成这种现象的主要原因是：聚能射孔器的穿孔深度值不稳定，标准差24～100 mm，当平均值＜440 mm或标准差＞60 mm后很难合格。

SY/T 5128—1997 实施后，统计1999—2002 年监督检验结果，其中监督抽查74批次,只有6批次不合格，抽查合格率为91.8%[3]。说明国内聚能射孔器制造水平有明显提高，标准达到了促进产品质量提高的目的。

1.2 2014—2017年产品质量水平分析及SY/T 6163-2018的起草

2007 年GB/T 20489—2006 代替了SY/T 5128—1997，提高了穿孔深度下规格限，接收常数（k）保持不变。随着射孔器材制造水平的提高，国内产品性能有了显著的提升[4-5]，统计分析2014—2017年监督检验结果，平均值有明显提高，标准差变化不大，合格率为100%。以外径89 mm数据为例，其强度修正后穿孔深度统计见表2。

为了进一步促进国内产品制造水平提高，提高平均穿孔深度，降低标准差，保持检验水平，在修订SY/T 6163－2018《油气井用聚能射孔器材通用技术条件及性能试验方法》过程中，检索到引用标准GB/T 6378—2002《不合格品率的计量抽样检验程序及图表（适用于连续批的检验）》目前已作废，由GB/T 6378.1—2008《计量抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的对单一质量特性和单个AQL的逐批检验的一次抽样方案》代替，接收常数选择1.33 对应值变为1.212（表3）。而接收常数（k）的变化又关系到产品稳定性，若将接收常数1.33 改为1.212，则降低了标准差的影响。因此，为了突出产品稳定性限制，标准制修订小组放弃了对GB/T 6378.1—2008 的引用，仍采用了GB/T 20489—2006中的抽样方案。

表2 2014—2017年外径89 mm聚能射孔器穿孔深度（强度修正后）统计分析

表3 不同标准中抽样方案对比

2 接收常数变化引入偏差的修正

2.1 SY/T 6163—2018抽样方案中的偏差

SY/T 6163－2018 中的聚能射孔器穿孔深度抽样方案、下规格限接收准则使用GB/T 6378—2002给出的方法，但GB/T 6378.1—2008 给出的抽样方案、下规格限接收准则已变化。如果按GB/T 6378.1—2008 标准，目前国内使用最多的16 孔/m 聚能射孔器检验水平为Ⅰ、批量为1 000 发、接收常数（k）为1.33 时，接收质量限（AQL）应大于2.5（k=1.429）、小于4.0（k=1.212）。因此，确定了SY/T 6163－2018的接收质量限（AQL）为4.0，给出的接收质量限（AQL）偏大。

2.2 抽样方案的修正

在起草新标准时，既要保留接收常数k=1.33，促进产品稳定性的提高，又想准确地给出接收质量限（AQL）很难做到。目前，国内聚能射孔器穿孔深度稳定性差是急需解决的问题。因此，可以考虑以下两个方案：方案一，k 值不变，给出相对准确的接收质量限（AQL）；方案二，给出准确的接收质量限（AQL），稍微提高k值，进一步促进国内产品稳定性的提高。

1）如果使用方案一，对接收常数的使用可描述为：如果直接将判定公式由L 和L修改为L 和L，其中a为修正系数，为GB/T 6378—2002 和GB/T 6378.1—2008 中规定的接收常数的差值[6]。形式上没有改变接收常数（k），实际上增量a 隐含其中（k+a），导致下规格限提高，从而造成落入三角形阴影区域的部分产品没有涵盖在给出的检验水平Ⅰ、接收质量限（L）（AQL）范围内（图1），影响检验水平Ⅰ、接收质量限（AQL）的使用。

图1 接收常数变化影响示意图

1994—1996 年，国内外径89 mm 聚能射孔器穿孔深度平均值为478 mm、标准差为47 mm，标准差为穿孔深度平均的9.8%；2014—2017 年，国内外径89 mm聚能射孔器穿孔深度平均值为712 mm、标准差为71 mm，标准差为穿孔深度平均的10.0%。对比发现，20年间国内聚能射孔器穿孔深度稳定性控制没有效果。因此综合上述比较分析，建议使用方案二，提高k值，以促进产品稳定性的提高。

国内聚能射孔器大于20孔/m为高孔密，但目前市场上使用常规射孔器98%以上为16孔/m以下，可将18 孔/m 做为样本量分类。综合考虑国内产品整体性能、计量抽样检验现状，建议在其他参数不变的前提下，接收质量限（AQL）定为2.5、样本量定为18孔/m、接收常数（k）定为1.429。

3 结论与建议

1）与GB/T 6378.1—2008的规定对比，SY/T 6163－2018 中聚能射孔器穿孔深度抽样方案中的接收常数k=1.33 对应的接收质量限（AQL）偏大，抽样方案存在偏差，使用时应注意修正。

2）由于射孔器材制造水平的提高，聚能射孔器穿孔深度不断增加，但产品稳定性控制难度大，20年间国内聚能射孔器穿孔深度稳定性没有提高。在未来修订新标准时，建议使用标准GB/T 6378.1—2008，抽样方案选用检验水平为Ⅰ、接收质量限（AQL）为2.5、样本量为18 孔/m 和接收常数（k）为1.429，有助于更科学地评价穿孔深度质量水平，以促进生产厂家提高产品评价水平，更好地为油田用户服务。