石油管材标准体系优化研究

许晓锋 李为卫 秦长毅 方 伟 徐 婷

(中国石油集团石油管工程技术研究院 陕西 西安 710077)

0 引 言

自1985 年由原石油工业部组织制定《石油工业标准体系表》(第一版)以来，石油管材专业标准体系作为其中的一个部分，在石油管材专标委的组织和多年的努力下，该体系已建立并逐步得到完善，体系中规划的标准项目基本满足了油田日常的勘探生产及油气输送的需要。该体系作为制修订石油管材标准年度计划的依据，促进了石油管材标准项目的有序健康发展［1～3］。为进一步发挥石油管材标准体系的指导意义，适应新形势的发展需求，根据上级标准化主管部门统一部署，采用综合标准化方法对石油管材标准体系进行了优化研究。

1 现有体系简介

根据近几年标准制修订情况及专业领域发展需求，按照总量控制、突出关键技术和重要产品标准、提高国际和国内标准协调性、加大行业标准整合等原则，通过标准系统性梳理、整合，形成了比较系统和完善的石油管材标准体系表。截至到目前为止，石油管材标准共有135 项国家和行业标准。其中，国家标准31 项，行业标准104 项。按产品划分，通用基础标准9 项，输送钢管标准35 项，油井管标准62 项，非金属及复合管标准23 项，其它焊接钢管4 项，油气压力管道及储罐安全评价标准2 项。在现有的130 多项石油管材标准中，等同或修改采用国际标准或国外先进标准制定的标准有57 项，超过40%。

现有管材标准对我国石油工业油气勘探开发和油气管道工程建设的快速发展发挥了有力支撑作用。油井管领域，非API 油井管产品和选用标准为深井、超深井、高温高压井等复杂工况用油井管提供了技术依据;输送管领域，系列管道重大工程用管材标准为保证西二线、西三线和中亚天然气等油气管道建设的顺利进行和安全可靠运行提供强有力的支持;非金属及复合管领域，系列非金属复合管标准的颁布实施明显提升了非金属及复合管的质量。但随着石油工业的进一步发展，对石油管材标准化工作水平提出了更高要求。现有标准体系已显现出诸多不足，主要表现在以下方面。

1.1 标准制定方式前瞻性不够

石油管材标准经历了“API+补充技术条件”、“主体部分采用国际标准和国外先进标准”、“非API 特殊工况、材质及规格”、“新技术新产品”等发展阶段，现有标准项目混杂;标准的制定，基本上是单个、分散、孤立地进行，较少考虑从整体上解决问题。标准体系更多还是统计意义上的标准集合，缺少计划性。

1.2 系列标准有机结合性不强

为满足标准整合减少数量的需要，标准体系制修订过程中采用了制定系列标准方法，标准分部分制定。部分整合的系列标准流于形式，不是一个有机整体。例如，SY/T 6857 -2012《石油天然气工业特殊环境用油井管》，第1 部分是“含H2S 油气田环境下碳钢和低合金钢油管和套管选用推荐做法”，第2 部分是“酸性油气田用钻杆”，这两部分既非一个对象的不同方面，也不是针对一个问题的关联对象。

1.3 标准类别划分不够合理

石油管材检验和试验需要大量的试验方法标准，除大量应用国际和国外基础试验方法标准外，为满足测定管材特殊性能指标需要，还需制定相应的试验方法标准。现有体系中试验方法标准归类不清晰，不系统。

1.4 标准层级定位不够明确

国家和行业标准的划分具有原则性的规定，实际操作却难界定，相关部门的指导意见也经常左右界面的划分。同时，受某些因素影响，标准实际制定过程中总希望制定成更高一级的标准，造成部分项目重复和资源浪费。

1.5 标准项目存在交叉问题

石油管材与钻采等相关专业有些项目交叉。例如，管柱设计方面管材有多个标准:GB/T《石油天然气工业带有铝合金构件的钻柱设计及操作极限》(计划项目)、SY/T《69521 -2014 基于应变设计的热采井套管柱井第1 部分:设计方法》，钻采有GB/T 24956 -2010《石油天然气工业 钻柱设计和操作限度的推荐作法》、SY/T 6427 -1999《钻柱设计和操作限度的推荐作法》。

2 优化研究

2014 年，根据油标委秘字［2014］10 号“关于下达开展标准体系优化研究工作任务的通知”要求，石油管材专标委作为第二批试点专标委之一，采用综合标准化方法对石油管材标准体系进行优化研究。

2.1 综合标准化方法学习和理解

综合标准化是现代标准化的科学方法论，起源于前苏联并在我国得到成功实践。GB/T 12366 -2009《综合标准化工作指南》确认了综合标准化的定义，即“为了达到确定的目标，运用系统分析方法，建立标准综合体，并贯彻实施的标准化活动。”该定义突出强调综合标准化的要点:有明确的目标、应用系统分析方法、建立标准综合体并全面实施。这里所说的“标准综合体”即“综合标准化对象及其相关要素，按其内在联系或功能要求，以整体效益最佳为目标，形成的相关指标协调优化、相互配合的成套标准［4］。

2.2 石油管材发展目标

石油工业是大量使用石油管的工业，石油管在石油工业中占有很重要的地位，主要表现在:1)石油管用量大、费用高，节约开支、降低成本潜力巨大;2)石油管的力学和环境行为对石油工业采用先进工艺和增产增效有着重要的影响;3)石油管一旦发生失效，损失巨大［5］。因此，我国石油工业对管材的更新换代、产品质量、安全可靠性、使用寿命和经济性都提出了很高要求。而标准是决定这一切的关键因素，因此石油管材标准化工作致力于石油天然气工业上游领域有关陆海通用的油气输送管、油井管、非金属及复合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标准化工作，支持和保证油气勘探开发和油气管道输送工程使用性能优异、工程适用、质量稳定、安全可靠的石油管材。

2.3 系统分析

这是运用系统分析方法对已明确的综合标准化对象进行深入地、系统地分析。这步分析工作非常重要，分析的是否到位对整个活动的成效有直接影响。第一步，通过系统分析，找出与所确定的目标相关的要素，明确综合标准化对象与相关要素以及相关要素之间的内在联系与功能要求。第二步，确定综合标准化对象及其相关要素的范围。第三步，绘制综合标准化对象的相关要素图或给出文字说明。对石油管材的系统分析如图1所示。

2.4 目标分解，确定关键技术领域标准需求

石油工业面临着石油勘探开发力度加大、难度增加，复杂工况如深井、超深井、高含二氧化碳和/或硫化氢、低渗透、低温、非常规、海洋、地震断裂带等的出现，管线建设输送量、压力、钢级、管径等参数提高，以及石油管服役的环境更加苛刻、技术难度越来越高的现实状况，对石油管材标准化提出很高的要求［6～8］。

1)油井管领域要进一步健全特殊工况、特殊用途用油井管标准体系，建立健全产品设计、制造、检验、维护、使用和报废等全寿命周期内的标准。加强油井管订货技术条件制定，引导业主正确使用标准，保证产品质量。主要涉及特殊工况用钻柱构件和油套管标准化，特殊螺纹接头油套管标准化，特殊用途和新型油井管标准化，建立健全油井管设计、制造、检验、维护、使用和报废等全寿命周期内的标准。

2)输送管领域要进一步健全高钢级和抗大变形、耐低温、抗腐蚀等管线管和在役管道的适用性评价及风险管理标准化，特别是高强度管线用钢管和材料，支撑重大管道工程建设与技术发展。主要涉及高强度管线的建设和标准化，低温状态高强度管线的建设和标准化，抗HIC 管线的建设和标准化，抗CO2、Cl-腐蚀管线的建设和标准化，抗大变形管线的建设和标准化，高性能弯管及管件的制造和标准化。

图1 石油管材系统分析

3)非金属及复合管领域要建立酸性油气输送用非金属管、复合材料增强管线钢管和大口径高压复合材料管标准体系，进一步健全各类非金属管检验、评价、使用等标准。加强各类非金属管订货技术条件制定，引导业主正确使用标准，保证产品质量。主要涉及酸性油气输送用非金属管标准化，复合材料增强管线钢管建设及其标准化，大口径高压非金属复合管及其标准化研究，建立健全非金属管设计选用、维护、使用和监测等标准。

2.5 体系优化

2.5.1 优化思路

上述的两步工作(系统分析和目标分解)为编制标准综合体规划做了前期准备工作。标准综合体规划就是根据上述分析的结果，明确规定标准综合体的构成。通常包括所需要制定和修订的全部标准及其最佳目标值和相关的技术要求、必要的科研项目等。

石油管材主要指油井管和输送管两类产品，材质方面主要分金属和非金属及复合材料;石油管材要发挥作用，还需连接成油井管柱和管道，螺纹是产品的关键;石油管材服役条件和环境越来越苛刻，对产品质量提出了更高要求，如何保证产品质量和安全使用，需大力开展质量技术监督，还需配套相关检验、试验(主要是补充需要的特种试验方法)和评价标准。所有这些相关标准构成了合理、完善的石油管材标准综合体(体系)。现有标准体系基础上，不必推倒重建，可根据综合标准化相关要求，对体系进行修改完善。

1)标准制定与发展方式优化

从整体上研究解决石油管工程发展过程中遇到的各种问题和挑战，制定的系列、成套标准要有机结合;加强标准实施效果评价方法的研究，提出可行方法，建立标准实施信息反馈机制，及时收集反馈意见，配合各石油企业开展标准实施效果评价;等同采用国际标准和国外先进标准必须彻底落实，并消除拆分采标问题;给予创新型技术和产品标准发展的空间。

2)检验试验方法类标准系统化

优化检验试验标准，由于产品标准一般包含生产过程中的检测和试验，所以补充第三方驻厂监造、新产品现场检验标准;专门制定特殊试验方法标准，如管材实物试验、在役检验和性能评价方法标准;螺纹检测和无损检测，作为基础性的试验方法独立出来。

3)明确标准层级定位和归属

确立国家标准和行业标准划分原则，全部大类产品标准做国家标准;全部工程类标准，包括设计、选材、订货、检验、试验、分析、应用、维护等做行业标准。协调沟通，解决标准在不同层级、专业间的交叉和重复。

2.5.2 优化做法

1)梳理相关要素各级标准

对产品、方法等相关要素涉及的各级现有标准进行梳理，按照如上所述的优化思路对现有标准进行整合、调整和补充，见表1，是对产品类要素“钻杆”和方法类要素“产品选用”的优化。删除的项目用删除线进行标示，新增或整合项目用黑体字体标示。

2)建立解决关键技术问题的标准集合

表1 相关要素各级标准

针对某一具体问题，选取对应的标准组成共同解决该问题的标准集合。例如，为解决热采井套管柱失效问题，标准体系中有GB/T《稠油蒸汽热采井套管柱适用性评价方法》、SY/T 6952.1 -2014《基于应变设计的热采井套管柱 第1 部分:设计方法》、SY/T 6952.2 -2013《基于应变设计的热采井套管柱 第2 部分:套管》、SY/T 6952.4 -2014《基于应变设计的热采井套管柱 第4部分:套管螺纹连接》、SY/T 6952.3 -2013《基于应变设计的热采井套管柱 第3 部分:适用性评价方法》等多项标准。

如果用一个模型来表示，如图2 所示。

图2 标准解决问题的模型

X 轴代表石油管材各相关要素(具体细分的产品和方法)，Y 轴代表各层级，则X -Y 平面代表了石油管材标准体系集合。标准体系中各标准项目相对稳定，主要解决一些通用的问题，我们用规则的方形来表示。Z 轴代表石油管材标准化需解决的所有问题，这些问题多变而复杂，某个具体问题我们用一个不规则的圆来表示。通常情况下，规则的方形不能完全覆盖不规则的圆形，这就需要根据具体情况具体分析，补充适当的个性标准。所有这些标准共同组成解决某个具体问题的有机整体。

2.5.3 优化结果

针对石油管材重点要素(产品种类和特征)，建议将标准体系按如图3 所示进行分类。

通用基础类，主要是相关术语、符号、性能公式及不能归入其他类别的基础项目;随着油气勘探开发的发展，非金属及复合管和其它类型的石油管材应用越来越多，因此将管材产品分为油井管(金属类)、输送管(金属类)、非金属及复合管和其它相关四大类;为突出螺纹、检验和试验对石油管材的重要作用，将其与产品标准并列，同时这两类可能同时涉及油井管和输送管，通用的产品和方法归一类便于整合。该分类方法能较好的全面覆盖石油管材研究的目标和重点，便于分析、识别缺少或重复的标准项目。

图3 石油管材标准体系优化结构

优化后的标准体系包括通用基础、输送管、油井管、非金属及复合管、螺纹连接、检验试验和评价、其他相关7 大类共148 项标准。

3 结束语

石油管材标准体系经过前一阶段的优化研究，体系结构更加明晰，标准项目更加合理。优化过程中采用了一些综合标准化工作的思路，但理解和应用程度还有待进一步深化;加之，目前国家标准化工作正在进行重大改革，因此，石油管材标准体系优化工作还需深入推进。

今后一段时间，应采用综合标准化方法继续优化完善石油管材标准体系，围绕“高钢级管线钢管止裂”、“油井管柱完整性”、“新型管材”等热点、难点问题，运用系统分析的方法，建立完整、协调的标准体系。同时，根据国家深化标准化工作改革的新要求，进一步优化推荐性国家标准、行业标准体系结构，推动向政府职责范围内的公益类标准过渡，逐步缩减现有推荐性标准的数量和规模。

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［6］李鹤林，吉玲康，田 伟.高钢级钢管和高压输送:我国油气输送管道的重大技术进步［J］.中国工程科学，2010，12(5):84 -90.

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