油井测试范文

油井测试范文（精选4篇）

油井测试 第1篇

二十多年来, 国内各油田积极开展提高抽油系统效率的工作[1,2,3,4,5,6], 并研究提高抽油系统效率对于降低能耗的影响[7,8,9]。在这些研究中, 普遍使用系统效率测试方法来监测抽油井的系统效率和评价节能技术的应用效果。这种方法可以监测到抽油井瞬时的系统效率, 由于是对单井进行测试, 可以避免其它用电设备对监测数据的影响。该方法同时也被普遍用来监测一个区块 (或生产单位, 下同) 的系统效率和能耗情况。但实践证明, 用该方法获取区块的系统效率存在费用高、费时长和测试结果影响的因素较多等问题, 因此有必要研究一种经济可行、准确度更高的新方法。

1 有杆泵抽油井系统效率的测试方法

1.1 系统效率测试和计算方法

石油行业标准[10]提供了抽油井系统效率的计算方法

式中η效率———抽油井系统效率/[%];

N有效———有效功率, 计算值/k W;

N输入———输入功率, 现场实测值/k W。

系统效率测试布点和仪表连接点的位置见图1。以抽油机光杆悬绳器 (图1中的3) 为界将抽油井分为地面和井下两部分, 分别测试地面和井下的分项效率。

1-电动机输入功率测点;2-有效功率测点;3-光杆功率测点

因此, 抽油井的系统效率还可以表示为

式中η地面———地面效率/[%];

η井下———井下效率/[%];

N光杆———光杆功率/k W。

有效功率是将井下液体举升到地面所需的功率, 计算公式为

式中Q———油井产液量/m3·d-1;

H———有效扬程/m。

式中Hd———动液面深度 (斜井为垂直深度) /m;

Hx———油管吸入口深度 (斜井为垂直深度) /m;

po———井口油管压力/MPa;

pt———井口套管压力/MPa;

ρL———油井液体密度/t·m-3。

式中fw———原油含水率/[%];

ρo———油的密度/t·m-3;

ρw———水的密度/t·m-3;

g———重力加速度, g=9.8 m·s-2。

光杆功率是光杆提升液体并克服井下各种阻力所消耗的功率, 计算公式为

式中A———示功图面积/mm2;

Sd———示功图减程比/m·mm-1;

fd———示功图力比/N·mm-1;

ns———光杆实测平均冲次/min-1。

1.2 抽油井能耗计算方法

系统效率的测试数据可以用来计算抽油井的能耗值, 现场主要使用以下两项能耗指标:

式中Mdy———每举升一吨油井液体的用电量, 简称“吨液耗电”/k W·h·t-1;

Mbm———将一吨液体举升100 m的用电量, 简称“百米吨液耗电”/k W·h· (100 m·t) 。

1.3 区块抽油系统效率和能耗值的计算

(1) 区块平均系统效率计算公式10

式中η区块———区块平均系统效率/[%];

n———被测区块抽油井测试井总数。

(2) 区块吨液耗电 (Mdypi) 计算

(3) 区块平均百米吨液耗电 (Mbmpi) 计算

文献[11]提供了节电指标的计算方法, 可以用来评价人工举升节能技术的应用效果。

2 目前测试和计算方法存在的问题

根据式 (8) , 一个区块的系统效率是各井测试数据的累计平均值。目前, 油田上为了更好地掌握一个区块的抽油系统效率和能耗情况, 一般的做法是加大测试工作量, 用大量的单井测试数据来计算区块的抽油系统效率。在实际运用中发现这种作法存在以下问题:

(1) 该测试方法并非适用于全部抽油井。一些特殊情况例如连抽带喷井、动液面在井口的井不适合用这种方法进行测试。对于适合测试的井, 即便是按照分类抽样的方式选井, 还会有相当一部分井不能进入测试的范围。经验表明, 在大面积的测试中总会有一些油井得不到正确的测试结果。因此, 多年来有人对抽油井单井系统效率的测试方法不断开展研究工作[12,13,14]。

(2) 单井测试结果影响因素众多。现场测试很难满足行业标准的要求。例如标准中要求同步录取各项参数, 但因条件所限, 油井的产液量就很难做到同步录取, 而这项数据直接影响到井下效率的计算。另外, 单井测试的结果只是瞬时值, 油井产液的稳定性和测试的时间对测试结果有很大的影响[15]。由于这些原因, 现场对于在生产井上用系统效率数据来评价节能技术的效果、推算节能量的做法经常产生一些质疑。

(3) 区块效率数值受到测试井数和选井方式的影响。图2是国内某油田测试井数与系统效率的数据。从图上可以看出, 2002年由于测试井数大幅增加, 当年的系统效率数值从28.89%下降到22.08%, 下降了6.81%。

图3是对某区块测试数据重新整理后得出的井数与效率值的关系曲线, 可以看出, 随井数增加, 区块的效率和能耗值都在变化。

同一区块的抽油井在选井时不同的组合也会得出不一样的系统效率数据。对某区块45口测试井的测试数据, 每次选30口井共分6组重新计算系统效率和吨液耗电数据, 数值随所选井的不同而变化, 见图4。

上述事例说明, 测试井数的多少和选井方式直接影响到最后的计算结果。

(4) 对抽油系统效率连续监测需要较大的投入。抽样测试所选的测试井数越多, 则所测算的区块系统效率就越准确, 但同时需要投入的人力物力和资金就越多。要确保及时掌握抽油系统效率情况, 就必须保持经常性的测试费用投入, 而长期大量的投入会增加油田生产的成本。

3 计算区块抽油系统效率的一种新方法

为解决上述问题, 本文提出一种从区块整体的角度来进行抽油系统效率测试和计算的思路与方法。将一个区块作为一口抽油井来对待, 用同一时间段内区块的总用电量、总产液量和平均有效扬程、平均混合液比重、平均工作天数等数据来计算区块整体的系统效率。与单井数据计算相比, 公式中一些参数的计算方法要做一些调整。

公式 (3) 中的产液量按下式计算

式中QT———统计期内区块总的产液量/m3;

D———与统计期内产液量对应的油井平均工作天数/d。

公式 (1) 中所需的输入功率按下式计算

式中WT———统计期内抽油生产总用电量/k W·h;

S———日工作小时, 常开井按24 h计算。

单井有效扬程按式 (4) 计算, 按式 (13) 计算平均有效扬程。当油井的沉没度不高时 (例如动液面小于泵挂的10%) , 可以近似地取区块全部抽油井的平均泵挂深度数据作为有效扬程

式中Hpi———平均有效扬程/m;

n———有动液面数据的抽油井数。

统计期可以是月、季度、半年或者一年。公式 (3) 中所需的混合液比重、压力等数据可以取区块油井的算术平均值。

4 算例

某区块年产液77 000 m3, 有效扬程为750 m, 混合液比重0.97 t/m3, 油井年平均工作天数为330 d, 抽油井的年用电量为710 000 k W·h, 试计算该区块的抽油系统效率和能耗数据。

将该区块当作一口井, 分别按照公式 (11) 、 (12) 、 (1) 、 (6) 、 (7) 进行相关计算。

5 新方法使用中的相关议题

(1) 产液量和用电量数据的录取。这是本方法能够实际应用的关键。目前产液量 (或产油量) 是油田生产区块重要的考核指标, 一般有较高的计量精度。而抽油井的用电量则一般是按照供电线路来计量的, 一条线路可能穿过几个区块, 区块用电量没有准确的计量数据。另外, 区块内除抽油井用电外, 还有计量站、转油站和油区保温等其它用电, 这就要求完善生产区块的用电计量设施, 对其它用电量采用单独计量等方法予以扣除。如果无法扣除其它用电量, 此方法只能粗略计算区块的抽油系统效率和能耗数据。

(2) 分项效率数据的计算。本文介绍的方法是用来计算区块总的抽油系统效率, 如果要计算地面和井下的分项效率, 可以使用同期的抽油井示功图测试资料计算出平均的光杆功率, 再按照公式 (5) 、公式 (2) 等计算出区块的地面效率和井下效率。在使用该方法的同时, 还可以按比例抽取区块中一部分抽油井用现行方法测试单井的系统效率, 有针对性地采取提高效率的措施。

(3) 两种方法的对比。本方法是用来统计一个生产区块内抽油井总的系统效率, 而目前的测试方法是只选出一部分正常生产的油井进行测试和计算。因此, 用这两种方法得到的区块系统效率数据会有一定差距。笔者认为本方法所计算的区块系统效率数据可能偏低, 但数据更加真实。

(4) 新方法对节能技术评价的意义。新方法可以统计出一个区块总的系统效率和能耗值, 因而很适用于对大面积推广抽油节能技术的效果评价, 避免仅通过单井测试数据评价总体效果所带来的弊端。而单井测试方法仍然可以用来做辅助的评价手段, 例如测试的电流和有功功率等数据用于对比前后效果仍有一定的实际意义。新疆油田为了改进区块抽油井系统效率资料的获取方式, 已经开始了相关尝试, 在节能项目试验区块增设仪表, 对用电量和产液量进行单独计量。

(5) 新方法对加强生产管理的意义。抽油井的节能降耗不仅仅是推广节能技术的问题, 生产管理中的许多工作, 例如优化运行参数、调整抽油机平衡、设备维护以及日常管理 (例如皮带和盘根盒松紧度调整等) 都会影响到抽油井的能耗。加强这些日常管理工作的实际效果是降低抽油井的耗电量, 如果有了对用电量比较准确的计量和对区块系统效率及能耗情况较为准确的计算, 就可以很好地体现这些工作的实际效果, 便于采取考核和奖惩等管理措施。

6 结论

(1) 系统效率是反映抽油井用能效率的重要指标。目前所采取的用单井测试数据计算区块系统效率的做法虽然可行, 但存在费用高、耗时长和统计数据受影响的因素多等问题, 有必要探索新的计算方法。

(2) 本文所介绍新方法的关键, 是要获得与一个区块产液量所对应的用电量数据。目前许多油田尚不具备这样的计量条件, 因此需要一定的改造性投入, 完善油区产液量和用电量的计量手段。在单独计算区块抽油系统效率时, 对于抽油设备以外的用电量应予以扣除。

(3) 石油行业标准“SY/T 5264—2006油田生产系统能耗测试和计算方法”提供了一种适用于单井抽油系统效率的测试手段, 虽然有一定的局限性, 在目前仍然是开展抽油井系统效率和能耗监测的基础方法。在应用中要在测试的选井等方面予以完善。另外应继续开展对不适合该方法油井测试问题的研究。

(4) 本文研究的区块系统效率计算方法理论依据充分、资料录取和计算的工作量和费用投入较小, 可以较好地反映节能技术应用和抽油井日常管理的实际效果, 十分有利于提高油田现场对抽油井管理的积极性, 有着很好的应用前景, 有必要做进一步的研究和推广。

摘要：为了提高抽油井生产区块系统效率测试数据的准确性, 降低费用, 对数据测试和统计方法进行了研究。分析了目前由石油行业标准提供的方法在实际应用中存在的问题, 根据抽油井系统效率监测的原理, 提出了一种以生产区块耗电和产液的总量数据以及有效扬程、混合液比重、工作天数等平均数据为基础的系统效率计算方法。该方法通过加强区块产液量和耗电量的计量, 可以有效地解决目前方法存在的一些问题, 更客观地评价节能降耗技术的实施效果, 提高抽油生产的管理水平。

精细油井管理延长油井免修期探究 第2篇

在我国正南方向的管理区是位于目前高青县的高成镇, 它主要是管理着南部和中部的四个开发单元, 但是因为开采的层次多而且含水量高, 地层出砂等等的特殊因素决定了我国是处于一个低产低效的油井的实际当中, 所以说依据目前的情况来看, 如何延长油井的免修期, 来实现油井的长期而且稳定地生产已经成为了我国管理区发现的主要的需要解决的问题, 然后找到了一条治理延长油井免修期的道路。通过细心地摸索出了我们必须要综合地治理地层的出砂情况, 而且还要完善油井管理的制度, 使油井的免修期达到1000天左右。本文主要把它规划成了以下几点:

1.1 必须要把出砂机理的研究和综合地治理做好

我国的南方的管理的油藏埋的深度平均达到了1500米, 我们主要是分了三部分来开展综合地治理。因为地层的压力特别的不稳定, 所以很容易引起的就是地层的地层出砂, 这样就造成了油井不能正常地生产, 从而就会影响产量。目前, 在我国油田的企业中, 我们就一直坚持了注采比例为一比一的原则来生产, 这样就保持了地层的能量来达到注采的平衡。我们在始终坚持对管理的严格要求的同时还要不断的充实管理的内容, 调整管理的方式, 这样就会取得明显的成效。这就要求我们必须实施221的管理的方法来延长油井的免修期。并且通过与注水站的协调之后, 在稳定的泵压上多做了很多文章, 使水井上实施的各种类型工作量有得到了重新的调整, 这样就会稳定地泵压, 从而使油井可以长期的并且稳定地生产。同时还是为了在能够保证平稳的注水的同时还需要对去年的所有的配水的生产间引进了高自动化的控制以及智能的流量的计量计。只有在稳定地保证泵压的情况下, 才能严格地按照要求注采注水。

1.2 必须要更新防砂的理念来提高开发的效益

我国以前对待出砂井的主要采取的是防砂的措施, 比如说是使用绕丝管、金属的绵滤砂管等等, 但是只要是在防砂的环节就会造成很多地层的堵塞, 这样就又会影响单井的产量。并且随着我国在防砂技术上的不断创新和更新, 在最近的几年里我们还加大了与工艺部门的关系, 主要是把原来的防砂的工具转换成了防砂采油的工具, 而且我们一前一后的引进了推广了防砂泵压的新型的工具, 这样会对一些出砂的油井在利用维护的作业的时候还会要求施工队伍严格实施冲砂的过程, 这样才能尽可能的释放出油层来提高单井油井的产量。如果说是油井的出砂情况严重的话, 就意味着防砂工具都已经失效了, 这时候就需要注意的是要时刻的注意油井中的出砂情况, 如果失效没有发现的话, 就可能会导致平均维护周期在5个月左右的就会在2个月左右就会严重的出砂, 一来就又缩短了油井中的免修期。与此同时, 我们还要及时的调整它的管理方式, 这样就会必须要求在油井出砂和洗井的时候把活塞提出然后进行大量的冲洗, 以免砂沉入到了泵筒来影响油井的免修期。而且在油井长时间地使用时候必须停井然后洗井, 最后才能开井, 这些管理的方式的及时调整也会提高油井的稳产期。

2 有效地实施管理措施来延长油井的免修期

我们知道管理是一个企业无法离开的主题, 当然对于油井的增产也是重要的手段之一。我们在始终坚持对管理的严格要求的同时还要不断的充实管理的内容, 调整管理的方式, 这样就会取得明显的成效。这就要求我们必须实施221的管理的方法来延长油井的免修期。也是为了有效地延长油井的免修期和降低产量的损失和维护的费用。其中221的工程实施中, 我们采取了一查、二看、三分析的体系流程。

其中, 一查指的就是把问题查找清楚, 然后按照类型把问题分类统计。与此同时, 还要把油井当前生产的制度和工况的数据全面地收集起来, 为了方便的分析。并且要认真地调查每口井的作业井史和作业描述。二看就是检泵的时候必须是有专业人员到现场把油泵、油管等等的工作情况落实好, 掌握了检泵的第一手资料。“三分析”就是指我们在“一看”的情况之后与油井的地质、工艺等等结合起来与技术人员一起分析该油井的原因, 以便来制定下一步骤的计划和措施。还有就是可以进行24小时的监控, 然后可以对有问题的油井口进行检查和修复。在对有问题的油井进行修复和检查的时候要求我们应该仔细的核对, 并且极力的要求做到干净、没有泥土才是最主要的目的, 而且对于交井的环境更是要进行严格的把关。在2000年的时候因为蹩压上升比较缓慢, 而且在停井之后的压力没有下降, 这样就导致了油井的免修期缩小了很多。

221的工程其中还包括开展两项因素的治理。在我国南部的管理区的治理过程中知道了影响油井的正常的生产以及长期的稳产的主要原因是有出砂和泵漏的原因。因为油井的出砂情况比较严重, 所以才制约了正常的生产。因此我们就应该把主要的精力放在出砂的油井的治理上了, 并且根据作业的现场的出砂情况, 我们可以及时地给地质的管理人员联系, 分析出油井出砂的机理。在防砂的方案中选出比较优异的方案来, 并且选择防砂卡的抽油泵就会得到比较好的效果, 这样油井的出砂问题也就会得到了一定程度的解决。

3 结语

为了精细油井的管理来延长油井的免修期, 我们日常的管理当中其实涵盖了油井生产的全过程, 这就应该要求我们从细小的地方抓起, 这也为油井的正常生产打下了坚实的基础。在油井长时间地使用后必须停井然后洗井, 最后才能开井, 这些管理的方式的及时调整也会提高油井的稳产期。除了要做好油井的基本工作之外呢, 我们还应该针对每口油井的不同特点制定出不同的洗井的措施。通过这一系列的管理的方法的实施, 使油井的免修期达到了很有效果的延长, 这也在南部地区见到了非常明显的经济和社会的效益。

摘要：为了精细油井管理, 延长油井的免修期, 并且提高原油产量和适应现代企业制度, 在管理模式下就必须要大胆的创新才能实现延长油井免修期的根本目的。在油井上虽然有很多区块的油井出砂等等的问题, 同时这些问题造成了频繁油井现象过多、原油量的稳定期短, 油井的免修期短。目前, 一般情况下油井的免修期在100天以上。本文主要是阐述了在该管理区的有积极性的几点做法并进行了探究。

关键词：油井免修期,长期稳产,工作参数

参考文献

[1]邹艳霞, 主编.采油工艺技术[M].北京:石油工业出版社, 2005.08[1]邹艳霞, 主编.采油工艺技术[M].北京:石油工业出版社, 2005.08

油井测试 第3篇

1. 灵活应对油井生产中出现的问题。

生产管理模式并非一成不变, 特别是石油开采, 其生产工程复杂且专业化程度高, 油井生产管理的各种参数随时都会有所变化, 会出现这样那样的问题, 而这些问题的出现, 有时是单独的, 有时却是伴有多种问题同时出现, 因此, 在生产管理过程中必须根据不同问题采取套压控制、憋泵、碰泵、洗泵、油管试压、洗管线、调整冲次、调整清蜡周期、调整泵深等解决问题的手段, 灵活应对。例如, 某井泵深2000米, 采取电加热杆清蜡 (后由于杆漏停止电加热设备) , 正常生产时冲次3次, 沉没度100米, 套压0.5Mpa, 日产油4t, 生产一段时间后发生泵漏、不出, 安排洗泵、碰泵等措施后, 泵漏未改善, 井口仍不出;由于某种原因无法及时安排检泵, 为此技术人员根据该井泵深、液面, 杆偏磨情况、功图及井口设备生产状况, 决定套压不变, 将冲次提高至4.5次 (惯性载荷略微产生) , 结果发现该井仍不出, 最后决定冲次维持4.5次, 将套压控制2.5Mpa (接近供液不足状态) , 该井出油, 日产油1.5t。总结该井管理经验, 该油井未盲目管理按照一般管理方式, 一味调高冲次或者关井方式处理, 而是通过分析灵活采取必要措施, 维持该井生产, 提高了效益。再比如:某些进地罐井, 套压控制一直是个难题。为了连续回收套管气、改变供液状态, 提高动液面, 某站长采取创新方式, 根据现场实际情况, 灵活的将套管气接到自耗气管线上或者油井进站管线上, 节约改造成本的同时, 回收天然气, 提高产油量。

2. 根据单井不同采取灵活管理措施。

有些油田拥有近万口生产油井, 每口单井都相对有差异, 地上地下情况不尽相同, 一口油井采取什么办法才能取得产量与效益最大化的统一, 进而保障每口单井都处于最佳的运行状态, 这就需要地面管理措施、工艺措施、地质措施紧密结合, 采取灵活的单井生产管理措施。灵活, 不仅仅是技术、工艺等生产管理措施的灵活, 也包括单井措施的有针对性和灵活性。比如不同的井才用不同的冲次及套压控制等等。

二、强化油井生产管理措施的及时性

1. 油井日常生产管理措施要及时。

油井生产管理措施的及时性要求日常管理要及时。例如, 油井在生产过程中会结蜡堵塞, 为了强化清蜡管理, 每次作业后就需要及时做油井蜡的熔点实验, 建立相关油井结蜡档案, 总结经验调整清蜡方式或周期。

2. 故障处理要及时。

当油井出现故障时, 生产管理人员对故障的处置要果断而迅速, 措施妥当而及时。例如, 生产过程中, 发现抽油机、电机异常震动或者驴头开焊等问题时, 要及时解决, 防止问题扩大, 导致油井长时间停产。

3. 维护措施要及时。

比如, 对于由于管柱、泵工作不正常造成单井产能未充分发挥的不正常井, 其管理是采油厂开发管理中的一项重要工作, 是油田产能发挥的有力保障。对于不正常井应本着当天发现、当天诊断、当天处理的原则, 需要技术与管理的有机结合, 采取维护性措施预防不正常井的出现, 强化不正常井管理, 突出高效开发管理理念, 提高不正常井处理成功率。

三、强化油井生产管理措施的动态性

油井生产是动态的, 因而生产管理措施也必然是动态的, 那么合理优化油井生产参数, 根据变化采取必要手段提高油井泵效或者采油量成为必然。

1. 合理优化油井生产参数。

合理优化油井生产参数是油井动态变化的必然要求。随着油井开发生产的不断深入和油井生产状况的变化, 低产低效井比例呈逐年上升趋势, 年抽油机井泵况动态控制图中的参数偏大区的井数越来越多。居高不下的参数偏大区井数成为制约泵况指标提高的主要原因。地面参数过大, 会使生产压差增大, 导致井底压力较低而使泵效降低, 从而严重影响原油产量。要改变这一生产现状, 在注水状况短期内无法得到改善的情况下, 采取调小参数可以降低生产能耗和设备损耗以及调整开发状况, 调小参数是缓解供排矛盾、优化机采运行的有效途径。抽油机井调小参数后产量和含水都会相应的发生变化, 当调参后经一定生产时间内, 由于生产参数的突然变化, 将会导致井下生产状况同样会发生比较大的变化, 当生产持续一段时间以后, 井底压力变化逐渐趋于平稳, 特别是高含水层的压力恢复到一定值时, 使油井的井底压力不再回升, 注入水在地层中的流动速度降低, 含水趋于稳定。

2. 根据动态变化采取必要管理措施。

油井生产是动态的, 为此生产管理过程中要掌握这些动态变化资料、变化规律, 从而方能采取必要管理措施。例如, 油井防砂是生产管理的重要内容, 油井防砂过程中首先就要掌握油井测井资料、岩芯资料、测试资料等变化资料, 通过对这些资料的科学分析, 找到油田临界流速、极限生产压差、累积出砂量的出砂规律, 为高含水油田防砂工艺优化提供可靠的动态资料, 最大程度提高油井采出程度, 提高油井的防砂免修期, 降低油田的防砂作业成本。

结束语:油井生产管理因单井的地上地下情况不尽相同, 可能出现的问题或者故障也不尽相同, 故此, 在生产管理过程中就需要灵活、及时、动态的采取相应的管理措施, 针对不同油井的不同问题, 利用地面管理措施、工艺措施、地质措施的有效结合, 组合应用, 提高油井泵效或者采油量, 进而达到提高生产效益的目的。

摘要：油气开采生产过程中常常会出现问题, 不仅会影响油井的生产效率和效益, 严重时甚至导致生产事故的发生。因而油井生产管理就显得尤为重要。油井进行生产管理, 就要针对生产过程的实际状况, 合理优化油井生产参数, 采取必要手段, 灵活应对油井生产过程中结蜡堵塞、窜压等现象, 及时采取工艺措施和地质措施, 提高油井泵效或者采油量, 进而提高生产效益。

关键词：油井,生产管理,灵活,及时,动态

参考文献

油井测试 第4篇

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 Spec5D订购的钻杆,在内加厚过渡区刺穿、断裂;按AP 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AP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/TC67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。

参考文献

[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.