肖顯云，黃大勇，肖磊

中國石油新疆油田分公司準東采油廠 （新疆 阜康 831511）

0 引言

中國的質(zhì)量可靠性工程體系最早由錢學森等老一輩科學家在軍工行業(yè)提出并建立，在石油行業(yè)的起步相對較晚。石油行業(yè)生產(chǎn)活動具有高投入、高風險、長流程的特點，開發(fā)過程中任何一個節(jié)點的可靠性缺失均可能造成巨大損失[1]。20世紀80年代，在老一輩石油人的推動下，質(zhì)量可靠性技術(shù)在石油行業(yè)得到應用并飛速發(fā)展，形成了石油產(chǎn)品的可靠性標準體系，行業(yè)內(nèi)各學科的可靠性工程技術(shù)研究也隨之開展[2]。

隨著石油行業(yè)的發(fā)展和相關(guān)法規(guī)的健全，對石油產(chǎn)品的可靠性要求也必將更加嚴格，只有不斷提升質(zhì)量，才能降低事故發(fā)生率，保障油氣資源開發(fā)，守護國家的能源安全。

1 概況

在石油行業(yè)質(zhì)量可靠性技術(shù)全面發(fā)展的大背景下[2]，2017年10月,無桿泵采油平臺示范區(qū)在中國石油新疆油田分公司準東采油廠建設(shè)完成,主體采用敷纜管、無桿泵、井站集成控制工藝。其工藝的成功應用,為油井開發(fā)方式的選擇提供了一套系統(tǒng)的解決方案，有效緩解了許多長期困擾油田的難題，包括征地難、管桿偏磨、潛油電纜保護等問題，降低了現(xiàn)場管理難度和安全環(huán)保風險，使機械采油技術(shù)的發(fā)展跨入了一個新的里程碑。隨著油田的智能化程度的逐漸增加，運行成本逐漸降低，開發(fā)效益也逐漸提高[3]。這些新技術(shù)在變革油田開發(fā)模式的同時,也向油田的日常生產(chǎn)管理提出了挑戰(zhàn)。如何應用好這項新工藝，管理好這些敷纜管井，保證這些井持續(xù)、穩(wěn)定的為油田帶來效益是需要解決的問題。此外，敷纜管井的可靠性研究還具有更深層次的意義，作為一種新型的油田開發(fā)模式，構(gòu)成其主體的3種工藝：敷纜管、無桿泵、井站一體化集中控制技術(shù)，是今后石油行業(yè)一種新的發(fā)展趨勢。開展敷纜管井可靠性研究，不僅能夠保證油田的穩(wěn)產(chǎn)，也能夠促進新工藝的長足發(fā)展和進步，更好地凸顯新技術(shù)對生產(chǎn)力發(fā)展的積極作用。

敷纜管，玻璃鋼敷纜復合連續(xù)油管的簡稱，采用多層玻璃鋼非黏結(jié)結(jié)構(gòu)，動力纜、信號纜、輔熱纜敷設(shè)于管材中，替代常規(guī)的N80鋼管，用于輸送井筒內(nèi)流體。敷纜管井則是將敷纜管、電潛柱塞泵與電潛螺桿泵、集中控制節(jié)能技術(shù)三者高度集成統(tǒng)一，實現(xiàn)了井站一體化管理，達到節(jié)能提效、減少管理難度、降低安全環(huán)保風險的目的。

2 問題的提出

2018—2019年，敷纜管井故障頻發(fā)，詳細故障原因見表1。

表1 2018—2019年年敷纜管井故障分析

據(jù)不完全統(tǒng)計，2018—2019年上半年因井下故障實施檢泵作業(yè)48井次,共造成直接經(jīng)濟損失320萬元，影響原油產(chǎn)量6 000 t。產(chǎn)量對于油氣田企業(yè)的重要性是不言而喻的，它是油田生產(chǎn)經(jīng)營狀況的主要指標之一。而敷纜管井生產(chǎn)的輸出品正是原油，提高其質(zhì)量可靠性與企業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)。因此，研究敷纜管井的質(zhì)量可靠性對于油田的發(fā)展及技術(shù)的進步具有積極的意義。

2.1 可靠性分析

因石油行業(yè)的特殊性，油井井下故障只能通過修井作業(yè)才能實現(xiàn)，期間不僅額外產(chǎn)生修井費用，且影響產(chǎn)量。從可靠性的維修性、測試性、保障性3個方面對敷纜管井的現(xiàn)場應用情況進行分析，以便采取針對性措施。

1）維修性指產(chǎn)品要具有易于修理的性能。敷纜管井的修井時間僅為24 h，與常規(guī)小修檢泵作業(yè)時間的48 h相比要高效很多。但在實際應用過程中，這一優(yōu)勢卻大打折扣。究其原因，敷纜管材質(zhì)具有特殊性，其抗內(nèi)壓強度為25 MPa，抗外壓強度僅為8 MPa，耐溫強度為85℃，采用常規(guī)的小修工序易造成超壓，使管材損壞，只能采用在修井作業(yè)前排液的方式來平衡井底壓力，保證修井過程中不出現(xiàn)溢流導致的環(huán)境污染。實際進行排液作業(yè)后，因單井生產(chǎn)情況的不同，其排液時間也存在較大差異，統(tǒng)計2019年上半年小修作業(yè)28井次中排液時間，最長38天，最短0天，詳情見表2。

從統(tǒng)計情況可以看出：排液時間是影響維修性的主要因素。通過多口井同時排液，優(yōu)化施工順序可以將排液時間對維修性的影響降到最低；此外，利用可控不壓井技術(shù)也可以降低施工難度，減少排液時間。今后，還將開展井下油氣分離器的研究，進一步降低排液難度，提高其維修性。

表2 排液時間及排液量統(tǒng)計

在管柱上提完后，一些復雜情況也會造成施工過程無法繼續(xù)，增加施工難度。如發(fā)現(xiàn)出砂、斷脫等問題后不得不將敷纜管作業(yè)車改為常規(guī)修井車進行作業(yè)，問題處理完畢后再上敷纜管作業(yè)車下放管柱，使得施工難度增大，施工時間延長。

2）測試性指在維修過程中能夠快速進行故障定位、診斷。敷纜管井集成了3種行業(yè)內(nèi)較先進的工藝技術(shù)，這種組合模式一改傳統(tǒng)油田開發(fā)模式，智能化程度更好，對現(xiàn)場管理人員的要求也更高，3種工藝相互交叉使得對故障的判斷加難度更大。分析2019年15口檢泵井的故障原因，詳見下表3。

表3 2019上半年檢泵井故障原因分析

從表3可以看出，有些井的故障情況是多種原因交叉形成的。這給故障分析帶來了難度，如何判定故障原因，如何厘清多條故障間的主次因果關(guān)系，這些都是現(xiàn)場生產(chǎn)中需要考慮的問題。如：一口井同時發(fā)現(xiàn)電機絕緣和出砂現(xiàn)象，通過分析認為，出砂在前，造成泵筒堵塞；電機長期堵轉(zhuǎn)，電流過高損壞電纜絕緣層。因此將其主要故障原因界定為出砂。

再對故障原因進行細化分類，由高—低分別為：絕緣故障、傳感器支架漏失、地層出砂影響、免旋轉(zhuǎn)法蘭漏失。將責任落實到實處，又可細分為：電機絕緣故障、敷纜管絕緣故障、傳感器支架焊接不嚴、地層出砂嚴重、免轉(zhuǎn)法蘭焊接不嚴等。比如故障率最高的電機絕緣故障，通過檢測，發(fā)現(xiàn)其主要原因有兩種：運輸過程中的損壞以及出廠時焊接工藝不完善造成的。而對于地層出砂嚴重的井，則需要在投產(chǎn)時加強防砂工藝。通過落實責任逐步提高故障診斷水平，也更利于故障的處理。

3）保障性指在維修診斷的過程中能夠提供足夠多的資源、備件、維修人員、維修設(shè)備、維修設(shè)施等。敷纜管是代替普通N80油管的一種連續(xù)、可卷曲的非金屬管，根據(jù)每口井的井深數(shù)據(jù)提前制造，一旦某根敷纜管發(fā)生損壞，現(xiàn)場并不具備維修的設(shè)備條件，此時若無備用的管材，將無法繼續(xù)進行修井作業(yè)，耽誤工期。而且，關(guān)井待料、空井筒封井也增加了后續(xù)工作的難度和風險。在現(xiàn)場應用過程中，曾出現(xiàn)敷纜管損壞無備貨的情況2次，影響工期10天。此外，排液罐不足、施工車輛調(diào)配不及時、工序間協(xié)調(diào)不當也是造成修井進度緩慢，影響保障性的一個主要原因。

2.2 問題分析

通過上述分析，結(jié)合全面質(zhì)量管理的相關(guān)知識，敷纜管井的質(zhì)量管理存在以下問題：①敷纜管井的故障率高，主要在設(shè)計、制造、運輸?shù)确矫娲嬖谌毕荩虎诜罄|管井采用新工藝較多，可借鑒成熟經(jīng)驗較少,尚未建立完善的質(zhì)量管理體系[4]；③敷纜管井修井配套技術(shù)仍需完善，其可靠性通過標準化能夠得到提高[5-6]。

3 問題的處理

經(jīng)過對敷纜管井生產(chǎn)管理過程的分析，提出了“提高敷纜管井可靠性”的質(zhì)量目標，采取以下措施。

1）強化前期設(shè)計論證，提高工藝適應性。敷纜管井采用的電潛柱塞泵工藝沒有應用于稠油井的案例，在小規(guī)模應用成功后并未深入論證，問題暴露不充分，規(guī)模應用后故障率較高，吸取其經(jīng)驗，在后續(xù)的修井過程中逐步糾正設(shè)計隱患[7]。具體措施：對地層出砂嚴重，采用樹脂砂、纖維防砂的工藝；對電纜焊接不牢，更換效果更好的電焊機；對傳感器支架漏，使用保護焊工藝；對螺栓強度不足，更換強度更好的材質(zhì)；對油管接頭強度差，在接頭處增加內(nèi)襯；對傳感器腐蝕，更換防腐材料。通過這些措施來保證敷纜管井在投產(chǎn)中不再出現(xiàn)類似問題。

2）形成規(guī)范化的管理流程。①建立完善無桿泵、敷纜管的使用規(guī)范，以及敷纜管井的修井操作規(guī)程。結(jié)合現(xiàn)場應用實例，將敷纜管井的修井過程同連續(xù)油管作業(yè)及電潛離心泵維護作業(yè)相對比，根據(jù)工藝的普適性及特殊性，制定完成《潛油電動柱塞泵使用規(guī)范》、《玻璃鋼敷纜復合連續(xù)油管起下作業(yè)規(guī)程》、《玻璃鋼敷纜復合連續(xù)油管修井井控補充條款》，并形成相應的管理規(guī)定。經(jīng)現(xiàn)場多次驗證后予以發(fā)布、遵照執(zhí)行，實現(xiàn)了敷纜管井日常管理、修井作業(yè)的標準化、規(guī)范化。②改進打撈工具、完善敷纜管沖砂管柱。實施改進前，一些砂卡、斷脫井的處理流程是：使用敷纜管作業(yè)車上提管柱，發(fā)現(xiàn)問題后搬家，上常規(guī)修井車，處理問題，搬家，上敷纜管作業(yè)車下放管柱。多出兩次搬家，大大的增加了施工難度及施工周期。實施改進后，單井至少節(jié)省施工周期1天，施工難度也大大減輕，敷纜管井的可靠性得到了較大提升。

3）加強施工及后勤保障。敷纜管井修井在國內(nèi)尚屬首例，其作業(yè)人員來自于小修、連續(xù)油管行業(yè)，通過對規(guī)范、規(guī)程、管理規(guī)定的培訓學習，使人員補完相應知識，提高其施工水平，杜絕安全及環(huán)保事件。同時督促施工單位在修井過程中完善其后勤保障能力，包括配套車輛、排液罐、備件等的準備，保證施工作業(yè)的連續(xù)性。

4）形成獨屬的故障判斷及排除方法。對比敷纜管井與抽油機井的工藝差異，對原有的油井故障判斷方法進行改進，形成了獨屬于敷纜管井的故障判斷及排除流程，并在今后的現(xiàn)場管理中逐步完善該方法。

5）加強主體責任落實。通過對故障井的原因進行深入細分，對涉及的主體責任進行落實，形成相應的管理制度。督促各責任主體對工藝、對管理進行整改，舉一反三，杜絕了類似問題再發(fā)生。

4 結(jié)束語

中國系統(tǒng)工程理論與應用研究的創(chuàng)導人錢學森提出：可靠性是設(shè)計出來的，生產(chǎn)出來的，管理出來的。在敷纜管井一年半的應用過程中，應用質(zhì)量可靠性工程技術(shù)，不斷地完善、補完這種新工藝的質(zhì)量管理體系，提高敷纜管井的可靠性，保證了油田的穩(wěn)產(chǎn)，促進了新技術(shù)的發(fā)展。