石油鉆具的標(biāo)準(zhǔn)化管理與使用淺談

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摘要：石油鉆井行業(yè)中，石油鉆具（以下簡(jiǎn)稱鉆具）使用管理狀況對(duì)鉆井作業(yè)的成敗至關(guān)重要。為了有效預(yù)防油氣田勘探開發(fā)過(guò)程中由于鉆具使用和管理不善導(dǎo)致的鉆具失效等問(wèn)題，搭建標(biāo)準(zhǔn)化智能鉆具管理平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)互聯(lián)互通，提升鉆具全生命周期標(biāo)準(zhǔn)化使用與管理水平。

關(guān)鍵詞：鉆具，標(biāo)準(zhǔn)化，智能化，鉆具管理

鉆具作為鉆井作業(yè)井下管柱的重要組成部分，可為鉆頭傳遞扭矩、輸送泥漿、傳遞信號(hào)并不斷推動(dòng)鉆頭鉆進(jìn)，其可靠性尤為重要。如果因鉆具使用管理不當(dāng)引發(fā)鉆具刺漏、斷裂、絲扣滑脫等失效事件，可能造成井下復(fù)雜情況，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致整口井報(bào)廢，給作業(yè)者帶來(lái)重大經(jīng)濟(jì)損失。因此，有必要探索建立標(biāo)準(zhǔn)化智能鉆具管理平臺(tái)，為鉆井作業(yè)提供安全保障。

1國(guó)內(nèi)鉆具管理現(xiàn)狀及突出問(wèn)題

隨著我國(guó)石油勘探開發(fā)的不斷深入，鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)幾乎接近工具性能極限，部分調(diào)整井項(xiàng)目為了避開周邊老井眼，井深結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)異常復(fù)雜，鉆井難度持續(xù)增大。這一系列挑戰(zhàn)增加了鉆具磨損、刺漏和降級(jí)風(fēng)險(xiǎn)。為了保障鉆井作業(yè)安全，不少石油企業(yè)不惜花重金來(lái)提升鉆具標(biāo)準(zhǔn)化管理水平，年均投入高達(dá)上億元。盡管如此，鉆具失效事件仍時(shí)有發(fā)生。筆者調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外石油企業(yè)及鉆具租賃服務(wù)公司鉆具管理水平參差不齊，諸如鉆具年齡結(jié)構(gòu)復(fù)雜，老舊鉆具歷史信息缺少有效追溯手段，智能化管理程度偏低，使用維保質(zhì)量欠佳等問(wèn)題依然存在，類似共性問(wèn)題成為鉆具標(biāo)準(zhǔn)化管理的一大挑戰(zhàn)。以某石油公司5-1/2鉆具管理狀況為例，該公司在用5-1/2鉆桿共計(jì)21,740根，2012-2014年購(gòu)置鉆桿6,771根，占比31%，具體年齡結(jié)構(gòu)見圖1。STANDARDDS-1等行業(yè)鉆柱檢驗(yàn)規(guī)范明確了壁厚強(qiáng)制降級(jí)和報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)老鉆具疲勞損傷等隱性風(fēng)險(xiǎn)無(wú)有效控制手段。該公司6-8年以上鉆具仍在使用，老舊鉆具雖檢驗(yàn)達(dá)標(biāo)，但作業(yè)時(shí)失效風(fēng)險(xiǎn)增大。收發(fā)鉆具依然靠人工清點(diǎn)，鉆具管理臺(tái)賬手動(dòng)更新，比如鉆具數(shù)量、ID號(hào)（ID類似身份證，具有唯一性）、生產(chǎn)廠家、檢修狀態(tài)、降級(jí)或報(bào)廢情況等，管理手段過(guò)于原始。由于鉆具在使用、檢驗(yàn)及維修過(guò)程中ID號(hào)銅片可能磨損或脫落，且海洋石油鉆井手冊(cè)明確禁止ID信息缺失的鉆具入井使用，因此需花費(fèi)大量時(shí)間和人工去查驗(yàn)ID號(hào)以確保鉆具信息的準(zhǔn)確性和唯一性。部分鉆具身份信息無(wú)法確認(rèn)時(shí)，歷史信息便無(wú)法追溯，鉆具存在的問(wèn)題不能得到有效跟蹤監(jiān)控，鉆具失效風(fēng)險(xiǎn)為安全生產(chǎn)埋下重大隱患。

2標(biāo)準(zhǔn)化智能鉆具管理平臺(tái)

隨著大數(shù)據(jù)和人工智能時(shí)代的到來(lái)，可借助新技術(shù)建立一套鉆具疲勞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及自動(dòng)化檢測(cè)線匹配鉆具信息管理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化智能管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)鉆具自動(dòng)化、信息化和數(shù)字化全生命周期管理，提高管理效率，創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)價(jià)值。從完整性、唯一性、通用性和可操作性角度出發(fā)，標(biāo)準(zhǔn)化智能鉆具管理平臺(tái)總體架構(gòu)設(shè)想如圖2所示。鉆具管理平臺(tái)至少涵蓋鉆具疲勞監(jiān)測(cè)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、檢驗(yàn)維修模塊、出入庫(kù)模塊和輔助模塊，不同模塊之間可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)，交叉識(shí)別和評(píng)估鉆具質(zhì)量缺陷以及疲勞風(fēng)險(xiǎn)，網(wǎng)格化監(jiān)控鉆具使用情況和檢驗(yàn)維保質(zhì)量，具體說(shuō)明如下：鉆具疲勞監(jiān)測(cè)模塊：此模塊前端部署在作業(yè)單元，實(shí)時(shí)收集鉆具實(shí)際使用中的工程錄井參數(shù)、井眼軌跡信息、井身結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)，后臺(tái)終端根據(jù)鉆具實(shí)際使用數(shù)據(jù)計(jì)算單支鉆桿使用控制指標(biāo)和疲勞損傷程度值，為鉆具標(biāo)準(zhǔn)化管理提供疲勞預(yù)警先導(dǎo)指標(biāo)。對(duì)存在疲勞風(fēng)險(xiǎn)的鉆具分類重點(diǎn)監(jiān)控，經(jīng)過(guò)全面“體檢”合格后方可放行，否則強(qiáng)制停用或降級(jí)報(bào)廢。鉆具數(shù)據(jù)處理模塊：實(shí)現(xiàn)鉆具信息自動(dòng)批量錄入、編輯、圖紙上傳、信息查詢，支持模糊查詢和鉆具使用狀態(tài)在線提醒，對(duì)使用時(shí)間超出體系規(guī)定或行業(yè)要求的鉆具能主動(dòng)提示檢驗(yàn)、降級(jí)、報(bào)廢，方便鉆具管理人員跟蹤和監(jiān)控鉆具狀態(tài)。鉆具檢驗(yàn)和維修模塊：自動(dòng)采集處理鉆具檢驗(yàn)和維修數(shù)據(jù)，生成動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)池，匹配數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)需要生成不同維度的檢驗(yàn)和維修報(bào)告。此模塊設(shè)計(jì)之初要考慮支持跨平臺(tái)和開放數(shù)據(jù)接口，根據(jù)實(shí)際需要開放性采集、分析、處理鉆具信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)互連，數(shù)據(jù)共享、交換等應(yīng)用集成服務(wù)。鉆具出入庫(kù)模塊：快速篩選和生成可用鉆具的送傳報(bào)告和新購(gòu)置及返回送修鉆具的入庫(kù)操作，實(shí)現(xiàn)通過(guò)鉆具購(gòu)置年限、廠家、鋼號(hào)、扣型、檢驗(yàn)狀態(tài)和位置等關(guān)鍵信息多維度準(zhǔn)確、高效選擇和查詢等相關(guān)操作。鉆具輔助功能模塊：統(tǒng)計(jì)員工工作量，實(shí)現(xiàn)每一個(gè)操作環(huán)節(jié)的可追溯性。通過(guò)“誰(shuí)檢驗(yàn)誰(shuí)負(fù)責(zé)”來(lái)約束員工履職盡責(zé)，提高鉆具檢驗(yàn)質(zhì)量。未來(lái)可探索鉆具檢驗(yàn)維修計(jì)件激勵(lì)機(jī)制，最大限度調(diào)動(dòng)員工的積極性，進(jìn)而提升鉆具管理的水平。

3結(jié)束語(yǔ)

石油勘探開發(fā)是一項(xiàng)作業(yè)復(fù)雜且風(fēng)險(xiǎn)極高的行業(yè)，鉆具作為鉆井作業(yè)關(guān)鍵工具，其質(zhì)量和安全性不能有絲毫問(wèn)題。石油企業(yè)及鉆具租賃服務(wù)公司要重視鉆具標(biāo)準(zhǔn)化管理工作，跳出鉆具傳統(tǒng)管理模式，探索鉆具現(xiàn)代管理方法，向管理要效益，從根本上消除鉆具管理風(fēng)險(xiǎn)，保障石油從業(yè)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。

作者:茅亞林 單位:中海油田服務(wù)股份有限公司