浅析气井井口智能型电动控制阀标准国际化

耿榕 曹鹏 于慧滢 陈能 景思宇

摘 要：标准是规范经济和社会发展的重要技术制度，对全球经济贸易和产业发展的影响日益增加，国际标准的竞争已成为国际经济、科技竞争的制高点。本文基于气井井口智能型电动控制阀，结合标准国际化可提升企业国际竞争力的实际情况，归纳总结气井井口智能型电动控制阀的发展现状与标准发展趋势，从而提出其标准国际化对企业发展的必要性和提升企业国际竞争力的重要性，并对其标准国际化中的问题进行总结。

关键词：标准国际化，智能型电动控制阀，国际竞争力

0 引 言

标准作为科技成果的载体，通常是科技成果转化的桥梁和纽带；科技创新是标准发展的动力，是提升标准水平的手段和途径[1]。推进我国石油行业的标准国际化，对于提升企业的国际竞争力具有重要意义。而对于我国石油装备制造企业来说，所谓标准国际化，包含两方面内容：（1）采用国际标准、国外先进标准，从而使得国内石油装备的技术水平能与世界水平保持一致；（2）将我国石油装备标准转化为国际标准或国外先进标准，实质性地参与国际标准制定工作[2]。

按照中国石油天然气集团公司数字化转型智能化发展的工作部署，国内各大油田都在积极推进“智慧油田”建设。长庆油田作为国内天然气产量最大的油田，近年来在气井增产增效、排水采气、井口智能化管理等方面开展了大量探索工作并取得了卓越成效。“智慧油田”建设的推进也对设备标准化、智能化程度提出了新的要求。机械制造总厂积极推动产业转型升级，有序退出抽油机等低端产品制造，逐步转向开发研制高附加值的核心油气设备与器具。近两年来，按照油田公司二次加快发展战略部署，总厂以突出高质量稳健发展为主题，持续推进从“生产型制造”向“服务型制造”与“智能化制造”转变，形成了新的产业结构，是保障油田公司油气田开发建设所需装备及提质增效技术服务的主力军。2023年5月，长庆油田机械制造总厂报送的《气井井口智能型电动控制阀技术规范》项目，已通过国际标准培育计划项目立项。

1 标准国际化对提升企业国际竞争力的作用

积极采用国际、国外先进标准，可以充分吸收其中的成熟经验和良好做法，在自主研发的道路上少走弯路，并能以有限的科研投入在石油装备关键技术领域定点突破，最终实现弯道超车。据此，通过国际标准化将能够规范标准化市场、极大促进气井井口智能控制技术进步，也将更好指导生产、提高产品质量，进一步提升中国石油在国际标准方面的影响力和话语权，提升企业的国际竞争力。

1.1 提高产品可靠性

多年来，全球石油装备制造领域，国际标准和国外先进标准ISO、API及ASTM等，凭借其先进性、通用性、安全性收获了行业内的广泛认可，按相关指标生产的产品，质量可靠性通常都能得到保证[3]。例如：Q/SYCQ 7005-2021《气田井场智能化建设标准》对GB/T 33008.1《工业自动化和控制系统网络安全可编程程序控制器（PLC）》等相关标准进行借鉴，对气田井场设备从设计、材料、配套设施、现场设备要求、数据采集与通信、生产控制等内容进行标准化，在此基础上奠定“智能化”气井管理建设环境，支撑气田“数字化”转型向“数智化”发展，同时把影响产品质量的人员、设备、材料、环境、检验试验方法等诸因素都考虑其中。

经过标准国际化后的先进标准，将原有生产中只对最终产品的质量把关，延伸到对产品形成全过程的控制，也将原有生产中只对产品自身质量的检验，扩展为对包括人员资格鉴定在内的全方位验证，而由此标准指导生产的气井井口智能型电动控制阀，其质量可靠性也将得到充分的保障。由此可以看出，采取切实有效的措施大力实施标准国际化，可持续促进石油装备可靠性的提高，推动我国石油装备企业国际化。

1.2 提升企业在国际标准的话语权

就目前全球经济分布格局而言，新兴经济体在世界市场上所占有的份额逐步加大，但从整体经济效益来看，仍由少数传统经济体所瓜分，造成这一现象的一个关键因素就是新兴经济体在国际标准制定过程中没有话语权[4]。而将这一问题延伸至中国石油企业，从三大巨头到其所属海外分公司，在参与国际竞争过程中都因国际标准而出现过折戟的情况。因此，无论是从发展国家石油工业，还是建设综合性国际能源公司，亦或是保障国家石油能源安全，标准国际化战略的启动已经是迫在眉睫。

2 气井井口智能型电动控制阀标准国际化分析

推进气井井口智能型电动控制阀技术规范，能够对产品进行统一，便于调试和维护，保证产品质量，有效降低维护成本。随着标准的制定，加快该技术推广至其他油田使用。推动实现气井井口智能型电动控制阀形成国际标准，认真组织培育优秀标准，将持续深化对国际标准制修订工作的认识，提高集团公司、油田公司以及机械制造总厂技术水平，为提升总厂国际竞争力贡献新的力量。

2.1 氣井井口智能型电动控制阀设备发展应用现状

随着长庆油田气井产水量逐年上升，排水采气作为主要的气井增产增效手段，相关技术工艺获得了快速发展和应用，其中又以柱塞气举排水采气装置具用成本低、绿色环保、增产效果好等多种优势，得到了快速推广和大面积应用[5]。长庆油田自2017年至今已将柱塞气举排水采气装置应用于5000余口气井，累计增产气量超50亿m?，现已成为气田稳产增产的最主要工艺措施。

以气井井口智能型电动控制阀为核心的气井井口综合管理控制系统，在原有柱塞气举系统的基础上，实现了进口设备国产化替代，同时突破了气动薄膜阀冬季可靠性差，全差压无法开启等关键难题，实现了真正意义上的无人值守与远程开关井，为智慧气田建设指明了方向。2021年至今，长庆油田已安装使用该智能型电动控制阀1000余口井，使用效果良好，可全面替代气动薄膜阀和井口手动针阀装置，预计年使用量可超1000余套，形成技术标准后，可以在其他油气田推广使用，将有效提高气田智能化程度，为稳产增产做出贡献。

井口电动智能控制阀相关技术与产品在油田开采中也具有巨大的应用优势，以斯伦贝谢公司所使用的井口电动智能控制阀为例，该控制阀与智能仪表、数据远传等多种功能模块组合，集成于传统采油树上以形成一种智能采油树，该智能采油树具有数据采集、自动控制、远程通信等功能，可实现油气井全生命周期的智能化管理，具有较高的技术先进性[6]。

另外，井口电动智能控制阀在实现远程自动节流控制的基础上，还可通过节流系数、压力和温度对当前流量进行计算，应用于井场可替代智能阀与流量计，成为专项计量装置的低成本替代方案，在大幅提升井场智能化程度的同时，满足流量采集的需求。

2.2 智能型电动控制阀标准国际化的必要性

目前，国内气田上所采用的气动薄膜阀大多数为国外进口产品，并且规格、端部连接形式各不相同。受全球疫情影响，气动薄膜阀价格有所提高，供货周期延长，采购难度增大。根据气田现场环境情况，进口气动薄膜阀主要存在冬季冻堵和开启压力受限（井口油管压力≤5MPa）两个不足[7]。智能电动控制阀通径大，动力源稳定，不易冻堵，冬季可靠性高，阀门开度可调，开启压力范围大（井口油管压力≤25MPa），可实现远程控制，有效地降低了采购成本和后期维护的人力成本。

如图1所示为气井井口智能型电动控制阀工艺对比图，目前，长庆油田所使用的智能电动阀数量约1000套，现工艺的智能电动阀除了角式法兰安装机构与原工艺控制阀相同外，其余结构、运行算法等均不相同。此外，原工艺控制阀还存在后期控制系统调试难度大，使用过程中维护成本高的问题。

综上所述，气井井口智能型电动控制阀具有适用范围广、使用效果好、维护成本低、易推广等多种优点，可作为智能气井建设标准化内容快速开展推广应用。2022年长庆油田全面开展智能型电动控制阀应用，使用量达到1000余套/年，之后，智能型电动控制阀的应用数量也将逐年递增，并代替原有井口针阀，预计总量将达上万套，另外，该阀在其他油田也有应用。目前，气井井口智能型电动控制阀在实际生产应用中日益广泛，但在设计、制造、检验、试验和调试等工艺上却并未实现规范化和标准化，因此制定相关规范标准是亟待解决的问题，同时将所制定标准逐步推向国际化，也会是提升国内石油企业在国际环境中竞争力的重要手段。

2.3 智能型电动控制阀标准发展现状

制定气井井口智能型电动控制阀国际标准，能够对产品进行统一，便于调试和维护，同时保证产品质量，有效降低维护成本。目前，国内、外分别对井口阀门和工业用智能型电动执行机构进行了规范，例如：GB/T 22513《石油天然气工业钻井和采油设备井口装置和采油树》；JB/T 8219-2016《工业过程控制系统用普通型及智能型电动执行机构》；还有企业内部制定的一些技术要求，如：《长庆气田井场生产运行及监控管理要求》《长庆气田作业区井场SCADA系统数据命名规则》《长庆气田井场RTU数据通信要求》等。

国外相关标准起步较早，对API Spec 6A 井口装置和采油树设备进行了规范，对阀门的材料、法兰尺寸等也有相关规范，如：材料性能分为36K、45K、60K、75K四种。此外，国外也出版了《NEN-EN15714-2-Industrial valves-Actuators-Part 2： Electricactuators for industrial valves - Basic requirements》，该标准为电动控制阀的基础要求提供参考，包括分类、设计、附件、防腐和评价的方法方针。

综上现有的标准中，对气井井口、针型截止阀、电动执行机构等都进行了规范要求，行标JB/T8219-2016对通用电动执行机构的基本性能参数做出了规范，企标Q/SYCQ 7005-2022以气井井口智能电动控制阀为核心对智能化井场进行了标准化规范，但针对气井井口使用的智能型电动控制阀的详细技术规范，国内外尚属空白，而现有国际标准的制定也是主要依托这两项现有标准进行。因此，深入探究气井井口使用的智能型电动控制阀规范显得尤为重要。

2.4 智能型电动控制阀标准发展趋势

随着智能控制阀的发展与推广应用，其将为人类社会生产生活实现现代化、自动化、智能化作出重要贡献[8]。从智能型电动控制阀发展趋势来看，将不断有新技术应用于智能电动控制阀，如：总线通信技术、电子传感器（取代普通结构式限位保护和过力矩保护）、通过组态软件对电机进行精度控制、友好的人机界面、伺服电机控制（DSP技术）等[9]。

而随着智能型电动控制阀发展的日新月异，其相关标准的编制及标准国际化也面临着巨大挑战，例如：如何将新材料的应用，新工艺的要求，自控技术精细化，机械、控制、智能一体化，智能芯片发展等相关技术要求体现融合在标准中，同时所制定标准还要符合世界各国相关法律法规及标准要求，遵守发达国家严苛的专利规则。此外，智能阀门作为智能控制单元的重要组成部分，在智能化运行、灵活的人机操作对话、智能控制标准方面也还有很大的提升空间[10]。

3 气井井口智能型电动控制阀标准国际化中的问题

在围绕气井井口智能型电动控制阀进行标准国际化的过程中，现阶段已完成大量准备工作，但纵观总体发展情况及和国际接轨的程度，仍存在一些问题亟待解决。

3.1 标准结构不完善的问题

标准的结构不够合理，标准体系中国家标准比例偏小，与国际标准接轨程度不高，据统计，近五年转化率仅有45.5%，未达到及格线。这说明标准国际化工作还没有建立具有系统性、适用性、先进性和面向国际的标准体系，因此进行气井井口智能型电动控制阀标准国际化没有完善的标准体系进行参考实施。

3.2 对口学科模糊的问题

在进行标准申报时，首先明确项目的对口学科机构，才能顺利开展后序工作。但由于国际标准的学科种类交叉繁杂，仅ISO就有800个技术委员会和分委员会，在进行标准申报的阶段中，大部分课题组都对其项目所属的对口机构存在模糊不明确的问题。例如：《气井井口智能型电动控制阀》的对口机构是ISO/TC 67/SC 4，当时专家组就提出过对口机构存在标准交叉問题，建议同时申请IEC。因此，在进行气井井口智能型电动控制阀标准国际化过程中，对于对口学科机构的问题也需加以重视。

3.3 机制创新的问题

目前，标准的国际化程度还不能完全适应我国石油工业“走出去”发展战略的要求，缺乏自主创新的技术标准[1]。而关于气井井口智能型电动控制阀标准国际化也同样存在机制创新的问题，其主要体现在标准出现交叉、重复甚至矛盾的现象，故急需建立技术标准复核等创新机制，对于标准的制定、审核及前期调研等工作的力度仍需要进一步加大。

4 结 论

气井井口智能型电动控制阀具有适用范围广、使用效果好、维护成本低等多种优点，目前已作为智能气井建设标准化内容在长庆油田以及其他油田中推广，并得到广泛应用。而国内外针对气井井口使用的智能型电动控制阀的详细技术规范也处于空白阶段，开展推进其国际标准化事业的前景广阔，对于提高气井井口智能型电动控制阀产品的可靠性和在世界舞台上掌握标准制定的话语权，从而提升石油企业的国际竞争力具有重要的意义。尽管推进气井井口智能型电动控制阀标准国际化意义重大，但也不能忽视在此过程中遇到的标准结构不完善、对口学科模糊以及机制创新等问题。

参考文献

黄蓉，王维.江苏先进制造业标准化发展现状与思考[J].中国质量与标准导报，2021（04）：72-76.

张书铭. 生物天然气行业标准体系建设研究[D].北京：中国石油大学（北京），2018.

高圣平，卜海，王玉英，等.含二氧化碳天然气藏开发和二氧化碳驱标准体系建立方法[J].标准科学，2016（07）：48-52.

門洋.浅谈标准国际化对提升石油企业国际竞争力的几点作用[J].化学工程与装备，2017（05）：290-292.

郑新权，师俊峰，曹刚，等.采油采气工程技术新进展与展望[J].石油勘探与开发，2022，49（03）：565-576.

赵康. 智能井井下流量控制器集成化设计及分析[D].成都西南石油大学，2017.

魏梅. 柱塞气举排水采气控制系统的研究与设计[D].西安：西安科技大学，2020.

徐卫青. 智能控制阀调试技巧[ J ] .今日制造与升级，2022（01）：103-106.

赵安民.智能阀门定位器在气动执行器上的应用[J].自动化仪表，2007（10）：63-64+67.

张磊.西门子智能阀门定位器在气动执行机构的应用[J].技术与市场，2012，19（07）：153.