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石油管材标准现状及发展方向

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石油 管材 标准 现状 发展方向
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石油管材标准现状及发展方向管材研究所标准化与信息中心2006-12-13,目 录 1、管材标准体系现状 2、石油管材标准现状分析 3、石油管材标准存在的问题 4、石油管材标准化的发展方向 5、工作重点和建议,在集团公司质量安全环保部、石油工业标准委员秘书处和管材研究所的正确领导下,石油管材标准化取得了很大成绩,为石油工业做出了应有贡献。为促进我国石油管技术的发展,实现石油工业国际化发展战略目标,石油管标准化工作必须与时俱进,并用科学发展观来指导标准化工作。为了充分发挥标准化在石油管工程中的“技术引领”作用,科学的分析石油管材标准现状及存在的问题十分必要。,1、管材标准体系现状 1.1 管材标准体系的形成和分类 标准体系:是指一定范围内的标准按其内在联系形成的科学的有机整体。 标准体系表:是反映某一特定专业范围内整套标准体系结构相互关系的图表。通过体系表,可看出当前标准齐全程度和今后应制定的标准项目。 石油工业标准体系表是石油工业标准化技术委员会制修订石油天然气工业国家标准和行业标准的指导性总体规划,是标准制修订立项的主要依据。,石油工业标准体系表统一编制、修订出版共三版。管材标准体系最初由通用基础标准、油井管标准、输送管标准、其它焊接钢管标准四部分组成,各部分又细分为产品标准、试验方法标准、使用与维护标准等。在1996年发布的第三版石油工业标准体系表中,增补了玻璃纤维管标准部分。在1998年集团公司质量安全环保部组织召开的“压力管道检测与安全评价标准体系讨论会”上,确定了油气压力管道检测与安全评价标准体系。,2001年,根据油标委开展“石油天然气行业标准体系研究”的要求,各专业标准体系只划分两个层次,即第一个层次为石油管材通用基础标准,第二个层次为分类标准。据此,在第三版标准体系表的基础上对管材专业体系表进行了修订,确定石油管材专业标准归口范围为:油气输送管、油井管、玻璃纤维管和其它焊接钢管及其连接件的制造、采购、试验与检验、质量评价、使用与维护,以及油气压力管道的安全评价。对标准体系中与相关专业交叉或重复项目进行了调整,并增补了油气压力管道检测与安全评价标准部分。,自2001年起,油标委明确要求,对标准体系表实行动态管理,各专标委可根据本专业的实际需要每年对规划项目进行适当的调整。修订后的标准体系在油标委年报上公布,不再单独出版石油工业标准体系表。 目前,现行的管材标准体系有石油管材通用基础标准、输送钢管标准、油井管标准、玻璃纤维管标准、其它焊接钢管标准、油气压力管道安全评价标准五个部分,其结构图如下。,石油管材标准项目规划表结构图,1.2、标准级别的界定、划分 按照标准本身发生作用的有效范围,划分为不同的层次。我国《标准化法》规定:标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准四级。 (1)国家标准 是指需要在全国范围内统一的技术要求所制定的标准。主要包括以下几个方面: ——通用的技术术语、符号、代号、文件格式、制图方法等通用技术语言要求和互换配合要求; ——保障人体健康和人身、财产安全的技术要求; ——基本原料、材料、燃料的技术要求; ——通用基础件的技术要求; ——通用试验、检验方法;,——工农业生产、工程建设、信息、能源、资源和交通运输等通用的管理技术要求; ——工程建设的勘察、规划、设计、施工及验收的重要技术要求; ——国家需要控制的其它重要产品和工程建设的通用技术要求。 (2)行业标准 是指对没有国家标准而又需要在全国某个行业范围内统一的技术要求所制定的标准。主要包括以下几个方面: ——技术术语、符号、代号、文件格式、制图方法等通用技术语言; ——工农业生产的品种、规格、性能参数、质量指标、试验方法以及安全、卫生要求;,——工农业产品的设计、生产、检验、包装、储存、运输、使用、维修方法以及生产、储运、运输过程中的安全、卫生要求; ——通用零部件的技术要求; ——产品结构要素和互换配合要求; ——工程建设的勘察、规划、设计、施工及验收的技术要求和方法; ——信息、能源、资源、交通运输的技术要求及其管理技术等要求。 国家标准公布之后,相应的行业标准即行废止。,(3)企业标准 是指对在企业范围内需要协调、统一的技术要求、管理要求和工作要求所制定的标准。主要包括以下几个方面: ——企业生产的产品,没有国家标准、行业标准和地方标准的,制定的企业产品标准; ——为提高产品质量和技术进步,制定的严于国家标准、行业标准或地方标准的企业产品标准; ——对国家标准、行业标准的选择或补充的标准; ——企业内部需要统一的原材料、半成品、零部件、工艺、工装和方法标准; ——生产、经营活动中的管理标准和工作标准。,1.3 标准采标情况 现行石油管材标准体系表中共包含标准项目141项,其中已制定项目68项(国家标准11项、行业标准56项、CNPC企业标准1项),未制定的项目73项。 等同采用国际标准项目16项,修改采用国际标准项目10项;等同采用API标准项目19项,修改采用API标准项目2项;等同采用ASTM标准项目12项。 整个标准体系中标准项目的采标率约为42%。,2、石油管材标准现状分析 目前,在石油管材领域,现行有效的国家标准、行业标准和企业标准共计67项。其中:国家标准5项,占7.5%;行业标准57项,占85.1%;CNPC企业标准5项,占7.5%。,2.1、国家标准现状分析国家标准5项,均为推荐性国家标准。按专业分类: 通用基础:2项,占40%; 油井管:1项,占20%; 输送管:2项,占40%。标龄: 平均标龄5年,其中 标龄5年以上:1项,占20%; 标龄5年及5年以下:4项,占80%。 最长标龄:7年,1项。,采标情况: 采标项目5项,采标率100%。其中,等同采用 国际国外先进标准3项,占60%;修改采用国际国外先进标准2项,占40%。 采用ISO标准:3项,占60%; 采用API标准:2项,占40%。,2.2 行业标准现状分析行业标准57项,均为推荐性行业标准。按专业分类: 通用基础:4项,占7.0%; 油井管:29项,占50.8%; 输送管及其它焊接钢管:20项,占35.1%; 玻璃纤维管:3项,占5.3%; 管道安全评价:1项,占1.8%。标龄: 平均标龄6.07年,其中 标龄10年以上:6项,占10.5%; 标龄5年以上:20项,占35.1%; 标龄5年及5年以下:27项,占47.4%。 最长标龄:12年,有5项。,采标情况: 采标项目22项,采标率38.6%。其中,等同采用国际国外先进标准12项,占21.1%;修改采用国际国外先进标准10项,占17.5%。 采用ISO标准:10项,占17.5%; 采用API标准:12项,占21.1%。按专业分析: 通用基础:2项,占3.5%; 油井管:4项,占7.0%; 输送管:13项,占22.8%; 玻璃纤维管:3项,占5.3%。2.3 CNPC企业标准现状分析 CNPC企业标准5项。其中,管道安全评价1项,输送钢管(板、卷)4项。平均标龄0.8年。,,3、石油管材标准存在的问题 经过二十多年的努力,我国在石油管材标准化、国产化等方面取得了较大的成绩。但是,随着石油行业管理体制改革,以及石油勘探开发向深井、超深井、大位移井、含腐蚀介质井等苛刻条件井况发展,近年来,石油管材的失效问题十分突出,据不完全统计:(1)仅2002年全国发生钻柱失效事故近1000起,失效事故有一个显著特征,就是探井、新区块钻柱断裂事故率远大于开发井、老区块;(2)全国套损情况非常严重,截止2002年主要油田的套损井已达2万多口,套损率高,一般套损区块占当年建井的10~20%;(3)因腐蚀导致的油井管失效事故每年有上千起,造成巨大的经济损失,严重影响正常的勘探开发。,造成管材失效的因素是多方面的,但原因之一与没有严格按照标准规范要求作业,以及管材的制造、管柱设计、选材和评价、采购、检验、使用和维护等各个环节的标准、规范不完善或缺少。 分析石油管材标准和标准体系,主要有三方面突出问题,需要解决: 3.1 标准体系不完善,与石油管工程结合不紧密,缺少一些重要产品标准和工程应用类标准 分别就油井管、输送管、石油螺纹标准体系来讲,存在的主要问题有:,3.1.1 对油井管标准体系来讲 (1)缺少特殊工况产品标准和工程应用类的技术标准。 从标准体系来看,石油管材标准体系中产品标准占很大比例。我国油井管的国产化取得了显著成绩,尤其是近十年发展迅速,国产化率由90年代以前不足10%,已提高到目前的80%以上,而且还有一定量的出口。生产厂由原来只有少数几家发展成如今数十家,年生产能力已达180万吨以上。,油井管国产化取得显著成绩的主要原因之一是油井管产品标准等同等效采用了API、ISO标准,标准比较齐全,十分重视管材研究开发、失效分析、质量监督工作,推动了石油管材质量提高和国产化发展。,但石油管工程是一个系统工程,质量再好的油井管也只能是一个“半成品”的石油管材产品,只有科学的设计、按照作业标准将合格的油井管下入井里、固井质量优良、通过试压等现场作业,油(气)井交付使用后,才能称为完成一个合格的石油管工程项目。根据国外经验,油公司在管材工程服务上花费的金钱远远超过在采购管材产品上的花费,所以,现场作业在整个系统工程中占有极其重要的地位。但是,与产品类标准相比较而言,公开发布的石油管工程标准,如设计标准、订货标准,检验方法类标准、现场作业类和操作类标准(没有相关API 、ISO标准可以采用;而国外油公司通过制订企业标准来达到)较少,尤其是缺少油井管选用规范和质量控制程序方面的标准,也就是现场虽然清楚要控制油井管的质量,但不清楚具体如何来做和由谁来做。,再如目前使用较多的新型管材,其生产、选用、检验和使用标准很缺乏,尤其是特殊扣,特殊工况(如含硫环境、含CO2)使用的油井管材的技术条件等,一些附属产品如涂层、附件等的标准也较少。,目前,许多油田在订货时使用API标准,在浅井和一般工况下,API油井管基本能满足要求,而且是最经济的、合理的做法。但是,很多油田在使用环境条件复杂苛刻的深井,依然直接采用API标准作为订货技术条件,显然不合理、存在安全隐患。导致这种情况有两方面原因:一是对API标准存在认识误区,以为API标准既然是世界通用标准,那么就一定是先进标准;另一个原因是油田虽然认识到API标准是一个最基本标准,不能满足一些特定工况条件的要求,但是,订货时除了API标准可以采用外,没有适合该特定工况条件的标准、规范可以采用。,如目前有API油井管检验标准,还没有非API油井管检验的相关标准。 再如目前有新油井管检验标准,但缺乏维护和维修方面的标准,尤其是旧油井管的判废标准。 (2) 有些类标准过于分散,缺乏系统性、整合性。 如标准SY/T 5989-1994《直焊缝套管国外订货技术条件》和SY/T 5990-1994《套管国外订货技术条件》,这两个标准均是API Spec 5CT标准的补充,按理重点应该在补充内容上,但实际上大部分技术内容和API Spec 5CT标准完全相同,反倒把补充内容弱化了。而且两项标准有许多共同的技术要求,完全可以进行整合。,(3)一些标准缺乏配套协调性。 如钻杆标准共有3个,分别是SY/T 5290-2000《石油钻杆接头》、API SPEC 5D《钻杆规范》和SY/T 5561-92《摩擦焊接钻杆焊区技术条件》。由于3个标准的独立使用,使成品钻杆的质量判定存在一定的模糊性,如某钻杆生产厂将钻杆的杆体和接头摩擦焊接后,为了消除摩擦焊内毛刺,用车床将内加厚区沿管壁方向减薄了约3mm,使该钻杆的内加厚区尺寸不符合API SPEC 5D《钻杆规范》标准的规定,而API SPEC 5D只规定了摩擦焊接前钻杆的杆体尺寸,对摩擦焊接后的成品钻杆没有规定。API SPEC 5D《钻杆规范》虽然规定了钻杆内加厚过渡区的尺寸,但对于该部位形状没有具体要求,对加厚过渡区尺寸的测量方法也没有明确规定。,再如SY/T 5396-2000《石油套管现场检验与运输》标准,要求现场对套管要进行水压试验,由于试验方法和试验条件的问题,经常出现争议,同时也经常发生试验过程损坏套管螺纹的情况,油田和厂家矛盾不断。,3.1.2 对石油螺纹标准体系来讲 (1)缺乏新产品标准及检验方法等标准。 围绕新产品的标准制定滞后。典型问题如下: 目前已有10余种特殊螺纹油套管在我国油田使用,但生产厂出于商业利益考虑,不愿公开其产品标准,导致油田特殊螺纹管柱设计和检验无标准可依,只能采用厂家提供的技术资料,存在严重的安全生产隐患。,现有标准仅规定了螺纹表面处理前的技术要求,对磷化、镀铜后的螺纹参数的检验方法及技术要求未做出明确规定。 对使用中和修复后的螺纹的检验标准未作规定,而这恰恰是油田迫切需要解决的技术难题。 现有的螺纹量规不适于检验13Cr等特殊材料油井管。,(2)标准过于分散,技术内容上存在不统一。 围绕产品生产制定的标准过多,标准过于分散,存在重复制定和技术内容不统一等问题,给使用带来一些混乱和不便。如关于钻具产品方面的国标和企业标准有近10项。 (3)部分标准技术内容落后。 有些标准的技术内容存在不当之处,或技术内容已经落后,标准需要修订。,3.1.3 对输送管标准体系来讲 缺乏设计、使用标准。目前使用的输送钢管标准无论是API SPEC 5L、GB/T 9711、DNV OS-F101或者ISO 3183等等都是经过较长时间反复修订、改进、完善的结果,尽管各个标准存在差异,但各个标准本身都能形成各自独立的比较完整的体系,作为产品交货验收的条件都是合理完善的。但是不足之处主要表现在大多数管线管标准只是针对钢管产品本身,而不涉及管线的设计、钢管的使用等方面。管线的设计、管线钢管的选择需要根据其他的规范来进行。这也就形成了目前普遍采用的“基本标准+钢管补充技术规格书”的情况。在实际使用中,“基本标准+钢管补充技术规格书”这种方式也存在一些问题。,3.2 标准制修订与石油管工程实际结合不紧密,标准制定水平较低 (1)大量的标准尚未制定。 在现行管材标准体系表中还有70余项标准尚未制定,影响了石油管的生产和使用。 (2)标准制定和实际有些脱节,影响标准的适用性和严肃性。 如有些急需的标准不能及时制定出来,而制定出来的标准,由于种种原因(如过时、不知道、不习惯、现场无法操作等)没有采用,最典型的就是目前订货过程中基本还采用API标准,而不采用国家或行业标准。,再如API RP 5C1标准对油井管的存储、运输和现场操作作了比较明确的规定,包括对套管下井作业和上扣速度, 管子如何堆放和堆放层数等均有明确要求,但实际上我国目前现场没有一个油田能严格执行标准,因为油田感到如果按这种标准干活就没法干了(效率太低、任务完不成、成本太高)。这就存在一个问题,我们是根据油田实际情况修订标准来维护标准的严肃性,还是仍然采用无法执行的现有标准来保证标准的先进性。,如高抗挤套管已经在深井、超深井、地层流动性大的复杂井况广泛使用,但是,还没有一个关于高抗挤套管的标准,使用过程中一旦发生争议,油田非常被动。如某油田从日本订购的高抗挤套管,抗挤性能只比普通套管高10%。 再如目前特殊螺纹油套管在我国油田大量使用,但是,到现在为止还没有制订特殊螺纹油套管的相关标准,导致特殊螺纹油套管在油田使用过程中时有发生粘扣、泄漏、滑脱等事故。,(3)标准技术条款规定的不协调、不系统,标准制定水平低 如管柱设计方面的标准主要有:SY/T5431-1996《井身结构设计方法》、SY/T5322-2000《套管柱强度设计方法》和API RP 7G《钻柱设计和操作限度的推荐作法》。按照以上标准设计,不论是普通井,还是深井、超深井、高压井、天然气井以及含腐蚀介质井,均执行一个标准,显然不妥。,另外,套管只进行强度设计,而不考虑其它因素(如密封、腐蚀等因素以及温度、磨损和地应力等特殊因素),更不进行验证评价。从技术上讲,按强度设计对于一般浅井或普通井能满足要求,但对于深井、超深井、高压井、天然气井以及含腐蚀介质井,按照上述标准设计就存在问题,即使在使用过程中强度不出问题,但可能因螺纹泄漏或因腐蚀而导致管柱整体失效。所以,要制订有关深井、超深井、高压井、天然气井以及含腐蚀介质井等复杂井设计标准。,标准中许多内容没有明确的定义,使用过程中争议较多。如:油套管粘扣问题在API标准、规范或推荐作法中就没有明确定义,在API SPEC 5B中,要求接头应能经过4次机紧和卸下操作不发生粘扣而损伤螺纹。在API RP 5C5中,当阐述上、卸扣程序和要求时,没有对粘扣进行定义,它只强调粘扣是否可以修复。,3.3 比较重视标准制修订,对标准宣贯实施力度不够 标准的贯彻实施是整个标准化管理活动中的关键环节。 虽然我国石油管生产已经几十年了,但在实施标准方面还很不到位。由于对标准的宣贯和监督力度不够,造成油田或生产厂有标准不用或因对标准不理解而乱用,造成许多符合标准的产品,因使用不当而发生失效事故。,4、石油管材标准化的发展方向 石油管材标准化工作要实现三个重点转移:即 从石油管材标准向石油管工程标准转移; 从国际标准和国家标准向行业标准和企业标准转移,向实际、现场转移,提高标准技术水平和应用水平; 从采标、制修订标准向标准的宣贯、应用方面转移。 同时,标准化要为集团公司安全生产、重点工程建设、国际合作服好务。 在安全生产方面:国家颁布的《安全生产法》,将制定和实施安全生产技术标准,作为保障安全生产的重要措施。因此,需要制订的技术标准和操作类标准要保证安全生产。,在重点工程建设方面:要结合西气东输等国家重大工程建设,超前开展研究,并将科研成果纳入技术标准之中,以提高油气管道等重大工程建设的质量、水平和安全可靠性。 在国际合作方面:技术标准是进行国际合作的技术基础,采用什么标准不仅涉及到各方利益,也是竞争力的重要表现。我国的石油工程技术服务企业不断进入国际市场,迫切需要先进适用的技术标准的支持。,,5、工作重点和建议 5.1 按石油管工程需求,修订完善标准体系 5.2 紧密结合石油管工程的实际需要,制订急需的标准项目 5.3 加强标准宣贯实施工作,通过宣贯了解需求、提高标准技术水平 5.4 专标委要与油田标委会紧密结合,共同做好石油管工程标准 5.5 加强石油管材专标委的工作,提高专标委工作质量,谢谢!,
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