石油钻具的标准化管理与使用浅谈

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摘要：石油钻井行业中，石油钻具（以下简称钻具）使用管理状况对钻井作业的成败至关重要。为了有效预防油气田勘探开发过程中由于钻具使用和管理不善导致的钻具失效等问题，搭建标准化智能钻具管理平台可实现人、机、物数据动态互联互通，提升钻具全生命周期标准化使用与管理水平。

关键词：钻具，标准化，智能化，钻具管理

钻具作为钻井作业井下管柱的重要组成部分，可为钻头传递扭矩、输送泥浆、传递信号并不断推动钻头钻进，其可靠性尤为重要。如果因钻具使用管理不当引发钻具刺漏、断裂、丝扣滑脱等失效事件，可能造成井下复杂情况，严重时可导致整口井报废，给作业者带来重大经济损失。因此，有必要探索建立标准化智能钻具管理平台，为钻井作业提供安全保障。

1国内钻具管理现状及突出问题

随着我国石油勘探开发的不断深入，钻井参数设计几乎接近工具性能极限，部分调整井项目为了避开周边老井眼，井深结构设计异常复杂，钻井难度持续增大。这一系列挑战增加了钻具磨损、刺漏和降级风险。为了保障钻井作业安全，不少石油企业不惜花重金来提升钻具标准化管理水平，年均投入高达上亿元。尽管如此，钻具失效事件仍时有发生。笔者调研发现，国内外石油企业及钻具租赁服务公司钻具管理水平参差不齐，诸如钻具年龄结构复杂，老旧钻具历史信息缺少有效追溯手段，智能化管理程度偏低，使用维保质量欠佳等问题依然存在，类似共性问题成为钻具标准化管理的一大挑战。以某石油公司5-1/2钻具管理状况为例，该公司在用5-1/2钻杆共计21,740根，2012-2014年购置钻杆6,771根，占比31%，具体年龄结构见图1。STANDARDDS-1等行业钻柱检验规范明确了壁厚强制降级和报废标准，但对老钻具疲劳损伤等隐性风险无有效控制手段。该公司6-8年以上钻具仍在使用，老旧钻具虽检验达标，但作业时失效风险增大。收发钻具依然靠人工清点，钻具管理台账手动更新，比如钻具数量、ID号（ID类似身份证，具有唯一性）、生产厂家、检修状态、降级或报废情况等，管理手段过于原始。由于钻具在使用、检验及维修过程中ID号铜片可能磨损或脱落，且海洋石油钻井手册明确禁止ID信息缺失的钻具入井使用，因此需花费大量时间和人工去查验ID号以确保钻具信息的准确性和唯一性。部分钻具身份信息无法确认时，历史信息便无法追溯，钻具存在的问题不能得到有效跟踪监控，钻具失效风险为安全生产埋下重大隐患。

2标准化智能钻具管理平台

随着大数据和人工智能时代的到来，可借助新技术建立一套钻具疲劳监测系统及自动化检测线匹配钻具信息管理系统的标准化智能管理平台，实现钻具自动化、信息化和数字化全生命周期管理，提高管理效率，创造更多经济价值。从完整性、唯一性、通用性和可操作性角度出发，标准化智能钻具管理平台总体架构设想如图2所示。钻具管理平台至少涵盖钻具疲劳监测模块、数据处理模块、检验维修模块、出入库模块和辅助模块，不同模块之间可实现数据互联，交叉识别和评估钻具质量缺陷以及疲劳风险，网格化监控钻具使用情况和检验维保质量，具体说明如下：钻具疲劳监测模块：此模块前端部署在作业单元，实时收集钻具实际使用中的工程录井参数、井眼轨迹信息、井身结构等数据，后台终端根据钻具实际使用数据计算单支钻杆使用控制指标和疲劳损伤程度值，为钻具标准化管理提供疲劳预警先导指标。对存在疲劳风险的钻具分类重点监控，经过全面“体检”合格后方可放行，否则强制停用或降级报废。钻具数据处理模块：实现钻具信息自动批量录入、编辑、图纸上传、信息查询，支持模糊查询和钻具使用状态在线提醒，对使用时间超出体系规定或行业要求的钻具能主动提示检验、降级、报废，方便钻具管理人员跟踪和监控钻具状态。钻具检验和维修模块：自动采集处理钻具检验和维修数据，生成动态数据池，匹配数据处理模块，根据需要生成不同维度的检验和维修报告。此模块设计之初要考虑支持跨平台和开放数据接口，根据实际需要开放性采集、分析、处理钻具信息，实现系统互连，数据共享、交换等应用集成服务。钻具出入库模块：快速筛选和生成可用钻具的送传报告和新购置及返回送修钻具的入库操作，实现通过钻具购置年限、厂家、钢号、扣型、检验状态和位置等关键信息多维度准确、高效选择和查询等相关操作。钻具辅助功能模块：统计员工工作量，实现每一个操作环节的可追溯性。通过“谁检验谁负责”来约束员工履职尽责，提高钻具检验质量。未来可探索钻具检验维修计件激励机制，最大限度调动员工的积极性，进而提升钻具管理的水平。

3结束语

石油勘探开发是一项作业复杂且风险极高的行业，钻具作为钻井作业关键工具，其质量和安全性不能有丝毫问题。石油企业及钻具租赁服务公司要重视钻具标准化管理工作，跳出钻具传统管理模式，探索钻具现代管理方法，向管理要效益，从根本上消除钻具管理风险，保障石油从业人员的生命财产安全。

作者:茅亚林 单位:中海油田服务股份有限公司