膨脹管技術標準化體系實施效果及思考

陳 強，李 濤，韓偉業，黃守志，李益良，孫 強

中國石油勘探開發研究院 （北京 100083）

膨脹管技術標準化體系實施效果及思考

陳 強，李 濤，韓偉業，黃守志，李益良，孫 強

中國石油勘探開發研究院 （北京 100083）

介紹了膨脹管技術的國產化發展歷程，分析了膨脹管標準體系的制定策略及其實施效果，在此基礎上提出了石油裝備標準化戰略的發展建議。結果表明：膨脹管項目在技術創新同時，結合現場應用分別建立了修井、完井及材料性能檢測等完備的標準化體系；進一步提升了膨脹管技術水平及其應用效果，而這種提升又反作用于標準化體系的改進與補充，形成了良性循環系統，在標準指導下國內膨脹管現場作業超過2 500口井，國外150口井，有效提高了膨脹管技術的國產化率及國際化水平。關鍵詞 膨脹管；標準化體系；石油裝備

The development history of the solid expandable tubular technology in China is introduced,the formulation strategy and implementation effect of the solid expandable tubular standard system are analyzed,and some suggestions for the development of the standardization strategy of the petroleum equipment are put forward.The complete standardization systems for workover,well completion and material performance testing are established respectively according to field application,they further enhance the level and application effect of the solid expandable tubular technology,which promotes the improvement and supplement of the standardization systems,and a virtuous circle is formed.Under the guidance of the standards,the field operation of the solid expandable tubular technology is more than 2 500 wells at home,reaching 150 wells abroad,which effectively improves the localization rate and the internationalization level of the solid expandable tubular technology.

solid expandable tubular;standard system;petroleum equipment

膨脹管技術是20世紀90年代產生發展起來的一項新技術，在國外已經廣泛應用于石油行業鉆井、完井以及修井等作業，并取得良好的社會與經濟效益。國內膨脹管技術研究始于2001年，經過多年的發展已經形成了完備的標準體系，有效地引導和促進了我國膨脹管技術的進步，提升了我國膨脹管的市場競爭力，打破了國外同類技術的壟斷形勢，并成功進入海外市場，為我國石油裝備的發展提供了參考及依據。介紹了膨脹管技術的發展歷程，分析了膨脹管標準體系的內容及實施效果，并對石油裝備標準的制定、實施以及修訂提出了建議。

1 膨脹管技術現狀

可膨脹套管是通過機械或液壓的方式將特殊材質的膨脹管進行膨脹，在冷作硬化效應下，變形后的機械性能達到API套管鋼級的同等水平。膨脹管技術是1999年在美國首先發展起來的一項新技術，國內膨脹管技術研發與應用主要集中在膨脹管補貼、膨脹式尾管懸掛器、膨脹管完井以及管材性能檢測等方面。

目前膨脹管補貼套管技術較為成熟，補貼尺寸覆蓋了Ф139.7 mm、Ф177.8 mm和Ф244.4 mm以及部分非標套管。同時根據各油田不同需求，創新性地開發了大通徑、耐高溫、耐高壓、耐腐蝕等膨脹管補貼工具，取得良好的現場應用效果（表1）。

中國石油勘探開發研究院（以下簡稱勘探院）膨脹管技術在國內石油、煤炭、水井等行業應用超過1 450口井。以套管補貼為例，國內市場占有率從2005年的5%上升至2010年90%，成為中國石油集團公司的科技利器。

2 膨脹管標準體系及實施效果

隨著膨脹管技術的不斷發展以及現場試驗數量的增加，相應的標準體系開始制訂、修訂。這些標準源于現有的技術基礎以及試驗總結，反過來推動技術的進步，規范現場試驗，同時在這個過程中不斷吸收技術發展中出現的各種問題及經驗總結，對現有標準體系進行改進與補充，實現技術與標準互相促進、共同發展的目標。勘探院在開發膨脹管技術的不同發展階段，分別制定了行業標準SY/T 6802—2010《油田套管補貼用膨脹管總成》，SY/T 6990—2014《側鉆井膨脹套管完井工藝方法》，參與制定SY/T 5846—2011《套管補貼工藝作法》，Q/SY 1231—2009《Ф139.7 mm套管內膨脹管補貼作業技術規范》；參與修訂 SY/T 6951—2013《實體膨脹管》，標準體系的完備有效地提升了膨脹管技術的發展與應用效果（圖 1）。

表1 膨脹管技術概述

以SY/T 6802—2010《油田套管補貼用膨脹管總成》[1]為例，該標準規定了油田套管補貼用膨脹管總成的型號、試驗、檢驗規則、運輸及貯存等技術要求，填補了國內膨脹管補貼技術產品標準的空白，使膨脹管產品的品種、規格得到進一步規范和完善，達到先進性和實用性的目的。

標準的實施有效形成了完善的全尺寸系列膨脹管補貼產品，且全套產品國產化。隨著技術水平不斷提高，該技術已經替代了爆炸封堵、常規機械封堵等傳統套損封堵技術，成為油田套損井治理的主體技術。廣泛用于普通直井、水平井、稠油熱采井、蒸汽驅井、高壓注水井、長段腐蝕井等各類井況套損井治理。

圖1 膨脹管技術標準體系

該標準指導下生產的膨脹管產品已經在15個油田2 500多口套損井中得到應用（表2）。其中，中國石油應用超過1 600口井，包括修復投產油井900口，累計恢復產油70×104t，修復投產水井700口，累計恢復注水30×104m3。同時標準的實施使膨脹管產品的品種、規格得到進一步規范和完善，提高了國內膨脹管質量以及現場施工的成功率，標志著具有自主知識產權的國產膨脹管補貼技術打破了國外技術壟斷，開始逐步占領國內膨脹管補貼市場。

膨脹管技術標準化使國產技術取得了市場定價權利，打破國外技術服務價格居高不下的局勢。以中國石化為例，標準實施前，國外同類技術在中國石化的單井服務費用（單根工具）平均為35.7萬元；標準實施后，國產膨脹管技術的單井服務價格已經降至8~15萬元，技術成本得到了極大的降低。

目前，國產膨脹管補貼工具在中國石油市場占有率100%，中國石化超過95%，中國海油超過80%，形成對國外同類技術的絕對市場優勢。同時，借助“一帶一路”戰略，國產膨脹管補貼技術已經走出國門，在印度尼西亞、哈薩克斯坦等國開展技術服務，完成現場施工150余口井。膨脹管技術標準體系獲得海外認可，助推了國際產能和裝備制造合作，完善推動了標準“走出去”的國家戰略。

3 啟示與思考

石油裝備是油氣田開發的重要環節，其標準化程度與質量對于石油裝備技術水平及應用效果至關重要。當前我國石油裝備制造業既面臨著油價低迷，環保要求嚴格，行業競爭激烈等外部挑戰，同時也有國家大力推行高端制造，發展海外戰略的利好機遇，積極推行技術創新以及國際化將是石油裝備制造企業的重要發展方向，標準作為創新技術產業化、市場化的關鍵環節，是支持裝備制造企業“走出去”參與國際合作與競爭、保障經濟利益的重要手段，是實現我國石油裝備轉型升級的重要途徑。膨脹管技術在發展中探索標準，在現場試驗中制定標準，在推廣應用中改進。補充標準形成了科學完備的標準體系，在石油裝備標準化過程中具有一定的借鑒意義。

3.1 科學完備，具有廣泛的行業代表性

近年來，國家提倡“控制常規產能、退出低端產能、發展高端業務”，石油裝備制造產業的發展方向是傳統裝備高端化、智能化以及高適應性，包括適應深水油氣、非常高油氣開發需求等。石油裝備標準作為綜合技術水平和自主創新能力的重要體現，應具有科學性與完整性，有利于指導、規范石油裝備的制造與應用。以SY/T 6990—2014[2]《側鉆井膨脹套管完井工藝方法》為例，該標準制定過程中結合勘探院在該領域取得的最新成果，同時充分征求了中國石化、中國海油兩大石油集團的意見，內容涵蓋了管外封隔器與注水泥兩種側鉆井膨脹套管完井工藝方法，充分體現了標準的科學性與合理性。

3.2 整合升級，避免標準間的交叉重復

目前我國尚沒有權威的認證機構，導致每年數以千計的國內設備、工具和材料制造企業，為了進入國際市場，花費大量資金進行API會標認證。按照《API標準制定程序》和 《API文件格式與風格手冊》，API有以下 4 種類型：規范（Specification，簡稱Spec）、推薦作法（Recommended Practice，簡稱 RP）、標準（Standard，簡稱 Std）、規程（Code）。 其中規范是針對產品的，相當于我國產品標準；推薦作法是針對過程的，相當于我國過程標準；標準則同時包括了以上兩方面的內容；規程是可能會被法律法規引用的文件。與我國石油裝備相比，API標準綜合性較強，覆蓋面較寬，篇幅較長，體系比較完整，基本沒有交叉重復現象。如表3所示，我國石油裝備行業標準數量較多，國家標準數量較少，同時與API標準差異較大，專業之間存在重復，具有很大整合空間。膨脹管技術標準體系以膨脹管應用領域為基礎，不存在交疊、重復問題。未來計劃整合膨脹管相關標準，提高標準的覆蓋面以及整體性。

表2 膨脹管標準實施效果

表3 我國標準與API出版物對應關系

3.3 面向海外，接軌國際市場

當前國家十分重視石油裝備制造產業面向海外發展，借助“一帶一路”、“中國制造 2025”、“國際產能和裝備制造合作”等國家戰略，石油裝備制造企業應積極參與國際標準和區域標準制定，推進標準互認，實施“走出去”戰略[3-4]。膨脹管技術目前在印尼、哈薩克斯坦等國家開始推廣應用，施工數量達150余口井，其標準體系獲得服務國家的認可，極大地推進了膨脹管技術國際化程度。關于我國石油裝備制造企業在發展國際化標準戰略的過程中，提出以下建議：

1）提高我國石油裝備標準國際轉化率。2016年國家推行 《裝備制造業標準化和質量提升規劃》，計劃到2020年將重點領域國際標準轉化率提高到90%以上，這對于我國石油裝備制造在國際市場的發展提供了良好的政策支持。同時根據海關總署提供的數據，我國石油石化設備2016年1~12月（統計范圍為58種主要產品）進出口總額為225.392 9億美元，表明國際市場已經是我國石油裝備未來發展的主戰場。國內制造企業應抓住機遇，以國際標準先進引領產業發展，加快推動中國制造與國際標準接軌[5]，參與技術競爭、標準競爭，從根本上提高國產石油裝備制造的競爭力。

2）建立石油裝備制造業國際化標準體系。我國石油裝備與國際水平的主要差距是自動化、智能化以及節能環保等不足，這些差距也是石油裝備轉型升級的主要方向。國內石油裝備制造企業應按照產業一體化思維，將各環節進行對標，找出差距，推行國際先進標準。如在加快自動化鉆機、高效節能采油設備、抗腐蝕油井管、水下及深海油氣開采設備、非常規油氣開采設備以及高精尖煉化儀表等高端新產品研發和產業化進程中貫徹國際先進標準的思想，結合技術研發和新產品研制建立先進的標準化體系，做到同步性、超前性地開展標準化工作，努力實現標準化的國際先進水平。

[1]國家能源局.油田套管補貼用膨脹管總成:SY/T 6802—2010[S].北京:石油工業出版社,2010.

[2]國家能源局.側鉆井膨脹套管完井工藝方法:SY/T 6990—2014[S].北京:石油工業出版社,2015.

[3]李威霖.中國石油石化裝備制造業的發展趨勢探討[J].化工管理,2016(8):42-44.

[4]沈桂蘭.石油化工裝備制造業面臨的問題及發展方向[J].科技信息,2012(15):440.

[5]高圣平.我國石油裝備標準化[J].石油工業技術監督,2009,15(1):9-13.

陳強（1982-），男，工程師，現主要從事石油裝備研發工作。