石油鉆具的標準化管理與使用淺談

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摘要：石油鉆井行業(yè)中，石油鉆具（以下簡稱鉆具）使用管理狀況對鉆井作業(yè)的成敗至關重要。為了有效預防油氣田勘探開發(fā)過程中由于鉆具使用和管理不善導致的鉆具失效等問題，搭建標準化智能鉆具管理平臺可實現(xiàn)人、機、物數(shù)據(jù)動態(tài)互聯(lián)互通，提升鉆具全生命周期標準化使用與管理水平。

關鍵詞：鉆具，標準化，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、傳遞信號并不斷推動鉆頭鉆進，其可靠性尤為重要。如果因鉆具使用管理不當引發(fā)鉆具刺漏、斷裂、絲扣滑脫等失效事件，可能造成井下復雜情況，嚴重時可導致整口井報廢，給作業(yè)者帶來重大經濟損失。因此，有必要探索建立標準化智能鉆具管理平臺，為鉆井作業(yè)提供安全保障。

1國內鉆具管理現(xiàn)狀及突出問題

隨著我國石油勘探開發(fā)的不斷深入，鉆井參數(shù)設計幾乎接近工具性能極限，部分調整井項目為了避開周邊老井眼，井深結構設計異常復雜，鉆井難度持續(xù)增大。這一系列挑戰(zhàn)增加了鉆具磨損、刺漏和降級風險。為了保障鉆井作業(yè)安全，不少石油企業(yè)不惜花重金來提升鉆具標準化管理水平，年均投入高達上億元。盡管如此，鉆具失效事件仍時有發(fā)生。筆者調研發(fā)現(xiàn)，國內外石油企業(yè)及鉆具租賃服務公司鉆具管理水平參差不齊，諸如鉆具年齡結構復雜，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，使用維保質量欠佳等問題依然存在，類似共性問題成為鉆具標準化管理的一大挑戰(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21,740根，2012-2014年購置鉆桿6,771根，占比31%，具體年齡結構見圖1。STANDARDDS-1等行業(yè)鉆柱檢驗規(guī)范明確了壁厚強制降級和報廢標準，但對老鉆具疲勞損傷等隱性風險無有效控制手段。該公司6-8年以上鉆具仍在使用，老舊鉆具雖檢驗達標，但作業(yè)時失效風險增大。收發(fā)鉆具依然靠人工清點，鉆具管理臺賬手動更新，比如鉆具數(shù)量、ID號（ID類似身份證，具有唯一性）、生產廠家、檢修狀態(tài)、降級或報廢情況等，管理手段過于原始。由于鉆具在使用、檢驗及維修過程中ID號銅片可能磨損或脫落，且海洋石油鉆井手冊明確禁止ID信息缺失的鉆具入井使用，因此需花費大量時間和人工去查驗ID號以確保鉆具信息的準確性和唯一性。部分鉆具身份信息無法確認時，歷史信息便無法追溯，鉆具存在的問題不能得到有效跟蹤監(jiān)控，鉆具失效風險為安全生產埋下重大隱患。

2標準化智能鉆具管理平臺

隨著大數(shù)據(jù)和人工智能時代的到來，可借助新技術建立一套鉆具疲勞監(jiān)測系統(tǒng)及自動化檢測線匹配鉆具信息管理系統(tǒng)的標準化智能管理平臺，實現(xiàn)鉆具自動化、信息化和數(shù)字化全生命周期管理，提高管理效率，創(chuàng)造更多經濟價值。從完整性、唯一性、通用性和可操作性角度出發(fā)，標準化智能鉆具管理平臺總體架構設想如圖2所示。鉆具管理平臺至少涵蓋鉆具疲勞監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、檢驗維修模塊、出入庫模塊和輔助模塊，不同模塊之間可實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)，交叉識別和評估鉆具質量缺陷以及疲勞風險，網格化監(jiān)控鉆具使用情況和檢驗維保質量，具體說明如下：鉆具疲勞監(jiān)測模塊：此模塊前端部署在作業(yè)單元，實時收集鉆具實際使用中的工程錄井參數(shù)、井眼軌跡信息、井身結構等數(shù)據(jù)，后臺終端根據(jù)鉆具實際使用數(shù)據(jù)計算單支鉆桿使用控制指標和疲勞損傷程度值，為鉆具標準化管理提供疲勞預警先導指標。對存在疲勞風險的鉆具分類重點監(jiān)控，經過全面“體檢”合格后方可放行，否則強制停用或降級報廢。鉆具數(shù)據(jù)處理模塊：實現(xiàn)鉆具信息自動批量錄入、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，對使用時間超出體系規(guī)定或行業(yè)要求的鉆具能主動提示檢驗、降級、報廢，方便鉆具管理人員跟蹤和監(jiān)控鉆具狀態(tài)。鉆具檢驗和維修模塊：自動采集處理鉆具檢驗和維修數(shù)據(jù)，生成動態(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和維修報告。此模塊設計之初要考慮支持跨平臺和開放數(shù)據(jù)接口，根據(jù)實際需要開放性采集、分析、處理鉆具信息，實現(xiàn)系統(tǒng)互連，數(shù)據(jù)共享、交換等應用集成服務。鉆具出入庫模塊：快速篩選和生成可用鉆具的送傳報告和新購置及返回送修鉆具的入庫操作，實現(xiàn)通過鉆具購置年限、廠家、鋼號、扣型、檢驗狀態(tài)和位置等關鍵信息多維度準確、高效選擇和查詢等相關操作。鉆具輔助功能模塊：統(tǒng)計員工工作量，實現(xiàn)每一個操作環(huán)節(jié)的可追溯性。通過“誰檢驗誰負責”來約束員工履職盡責，提高鉆具檢驗質量。未來可探索鉆具檢驗維修計件激勵機制，最大限度調動員工的積極性，進而提升鉆具管理的水平。

3結束語

石油勘探開發(fā)是一項作業(yè)復雜且風險極高的行業(yè)，鉆具作為鉆井作業(yè)關鍵工具，其質量和安全性不能有絲毫問題。石油企業(yè)及鉆具租賃服務公司要重視鉆具標準化管理工作，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險，保障石油從業(yè)人員的生命財產安全。

作者:茅亞林 單位:中海油田服務股份有限公司