荊立英,郭金榮,董喜慶

1.石油工業(yè)油氣田射孔器材質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（黑龍江 大慶 163853）

2.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司 采油工程研究院（黑龍江 大慶 163453）

3.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司 第三采油廠（黑龍江 大慶163453）

0 引言

穿孔深度是聚能射孔器穿孔性能的重要參數(shù)之一，隨著制造水平的提高，穿孔深度具有穿深逐漸增加、單個(gè)值波動(dòng)大的特點(diǎn)。因此，每隔幾年就需要修訂評(píng)價(jià)指標(biāo)，以保持檢驗(yàn)水平基本穩(wěn)定。

國(guó)內(nèi)早期的聚能射孔器（彈）檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)SY 5128—1986《油氣井聚能射孔彈通用技術(shù)條件》、SY 5462.1～5462.5—1992《油氣井聚能射孔彈（器）技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)及綜合評(píng)價(jià)方法》規(guī)定了檢驗(yàn)方法、評(píng)價(jià)方法，但沒有考慮對(duì)連續(xù)生產(chǎn)批產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量控制，只是從生產(chǎn)的產(chǎn)品中隨意抽取規(guī)定數(shù)量的樣品進(jìn)行檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)，無法給出檢驗(yàn)水平。

隨著國(guó)內(nèi)射孔技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)方、使用方均需要掌握產(chǎn)品的質(zhì)量水平，因此，標(biāo)準(zhǔn)制定者開始從控制連續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的角度考慮制修訂標(biāo)準(zhǔn)。1996 年起草的SY/T 5128—1997《油氣井聚能射孔器通用技術(shù)條件》，引用了GB/T 6378—1986《不合格品率的計(jì)量抽樣檢驗(yàn)程序及圖表（適用于連續(xù)批的檢驗(yàn)）》中的抽樣方案，給出了檢驗(yàn)水平、可接收質(zhì)量水平等。目的是通過批不被接收使供方在經(jīng)濟(jì)上和心理上產(chǎn)生壓力，促使其將過程平均質(zhì)量水平保持在規(guī)定的接收質(zhì)量限（AQL）以下，而同時(shí)給使用方接受劣質(zhì)批的概率提供一個(gè)上限。從而使供方、接收方及上級(jí)管理部門等其他使用方實(shí)現(xiàn)定量管理。2016 年，在起草SY/T 6163－2018《油氣井用聚能射孔器材通用技術(shù)條件及性能試驗(yàn)方法》過程中，發(fā)現(xiàn)擬引用標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6378.1－2008[1]中的抽樣方案、接收常數(shù)（k）與GB/T 6378－1986 不同，而接收常數(shù)（k）的變化關(guān)系到產(chǎn)品穩(wěn)定性。為了對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性進(jìn)行控制，起草人雖然通過放棄引用標(biāo)準(zhǔn)的方式保留了GB/T 20489－2006[2]中接收質(zhì)量限、檢測(cè)水平，但給出的接收質(zhì)量限（AQL）、檢驗(yàn)水平均存在誤差。討論國(guó)內(nèi)幾個(gè)版本的聚能射孔器材檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)給出的質(zhì)量水平波動(dòng)情況，旨在為標(biāo)準(zhǔn)的制修訂中檢驗(yàn)水平的控制提供參考。

表1 1994—1996年外徑89 mm聚能射孔器穿孔深度統(tǒng)計(jì)分析表

1 射孔器材抽樣檢驗(yàn)評(píng)價(jià)體系

1.1 SY/T 5128—1997中抽樣方案的選擇及其效果

國(guó)內(nèi)常用的外徑89 mm 聚能射孔器一般為13孔/m或16孔/m，每個(gè)孔是由一發(fā)聚能射孔彈爆炸穿孔產(chǎn)生的。SY 5462—1992 規(guī)定的外徑89 mm 聚能射孔器平均穿孔深度≥400 mm 為合格，1994—1996年監(jiān)督產(chǎn)品的穿孔深度100%合格，平均穿孔深度為478 mm、平均標(biāo)準(zhǔn)差為47 mm，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1。標(biāo)準(zhǔn)差描述的是聚能射孔彈穿孔深度穩(wěn)定性，國(guó)內(nèi)是手工操作壓制聚能射孔彈，因此，降低標(biāo)準(zhǔn)差比較難。美國(guó)公司的產(chǎn)品一般采用機(jī)械自動(dòng)壓制，產(chǎn)品穩(wěn)定性較好，標(biāo)準(zhǔn)差一般為30 mm左右[3]。

在新標(biāo)準(zhǔn)的制修訂過程中，基于以下思考：①促進(jìn)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品制造水平的提高，提高平均穿孔深度；②促進(jìn)提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，降低標(biāo)準(zhǔn)差；③淘汰落后技術(shù)。生產(chǎn)方、使用方及上級(jí)主管部門組成的標(biāo)準(zhǔn)起草小組研究決定采用GB/T 6378—1986 規(guī)定的計(jì)量抽樣方案中的下規(guī)格限檢查方案，批量501～1 200，一般質(zhì)量水平（Ⅰ）、可接收質(zhì)量水平4.0%，對(duì)于樣本量不大于20孔/m，接收常數(shù)選擇1.33。按該方法分析1994—1996 年監(jiān)督檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的合格率為62.5%。造成這種現(xiàn)象的主要原因是：聚能射孔器的穿孔深度值不穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)差24～100 mm，當(dāng)平均值＜440 mm或標(biāo)準(zhǔn)差＞60 mm后很難合格。

SY/T 5128—1997 實(shí)施后，統(tǒng)計(jì)1999—2002 年監(jiān)督檢驗(yàn)結(jié)果，其中監(jiān)督抽查74批次,只有6批次不合格，抽查合格率為91.8%[3]。說明國(guó)內(nèi)聚能射孔器制造水平有明顯提高，標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量提高的目的。

1.2 2014—2017年產(chǎn)品質(zhì)量水平分析及SY/T 6163-2018的起草

2007 年GB/T 20489—2006 代替了SY/T 5128—1997，提高了穿孔深度下規(guī)格限，接收常數(shù)（k）保持不變。隨著射孔器材制造水平的提高，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品性能有了顯著的提升[4-5]，統(tǒng)計(jì)分析2014—2017年監(jiān)督檢驗(yàn)結(jié)果，平均值有明顯提高，標(biāo)準(zhǔn)差變化不大，合格率為100%。以外徑89 mm數(shù)據(jù)為例，其強(qiáng)度修正后穿孔深度統(tǒng)計(jì)見表2。

為了進(jìn)一步促進(jìn)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品制造水平提高，提高平均穿孔深度，降低標(biāo)準(zhǔn)差，保持檢驗(yàn)水平，在修訂SY/T 6163－2018《油氣井用聚能射孔器材通用技術(shù)條件及性能試驗(yàn)方法》過程中，檢索到引用標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6378—2002《不合格品率的計(jì)量抽樣檢驗(yàn)程序及圖表（適用于連續(xù)批的檢驗(yàn)）》目前已作廢，由GB/T 6378.1—2008《計(jì)量抽樣檢驗(yàn)程序第1部分：按接收質(zhì)量限（AQL）檢索的對(duì)單一質(zhì)量特性和單個(gè)AQL的逐批檢驗(yàn)的一次抽樣方案》代替，接收常數(shù)選擇1.33 對(duì)應(yīng)值變?yōu)?.212（表3）。而接收常數(shù)（k）的變化又關(guān)系到產(chǎn)品穩(wěn)定性，若將接收常數(shù)1.33 改為1.212，則降低了標(biāo)準(zhǔn)差的影響。因此，為了突出產(chǎn)品穩(wěn)定性限制，標(biāo)準(zhǔn)制修訂小組放棄了對(duì)GB/T 6378.1—2008 的引用，仍采用了GB/T 20489—2006中的抽樣方案。

表2 2014—2017年外徑89 mm聚能射孔器穿孔深度（強(qiáng)度修正后）統(tǒng)計(jì)分析

表3 不同標(biāo)準(zhǔn)中抽樣方案對(duì)比

2 接收常數(shù)變化引入偏差的修正

2.1 SY/T 6163—2018抽樣方案中的偏差

SY/T 6163－2018 中的聚能射孔器穿孔深度抽樣方案、下規(guī)格限接收準(zhǔn)則使用GB/T 6378—2002給出的方法，但GB/T 6378.1—2008 給出的抽樣方案、下規(guī)格限接收準(zhǔn)則已變化。如果按GB/T 6378.1—2008 標(biāo)準(zhǔn)，目前國(guó)內(nèi)使用最多的16 孔/m 聚能射孔器檢驗(yàn)水平為Ⅰ、批量為1 000 發(fā)、接收常數(shù)（k）為1.33 時(shí)，接收質(zhì)量限（AQL）應(yīng)大于2.5（k=1.429）、小于4.0（k=1.212）。因此，確定了SY/T 6163－2018的接收質(zhì)量限（AQL）為4.0，給出的接收質(zhì)量限（AQL）偏大。

2.2 抽樣方案的修正

在起草新標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，既要保留接收常數(shù)k=1.33，促進(jìn)產(chǎn)品穩(wěn)定性的提高，又想準(zhǔn)確地給出接收質(zhì)量限（AQL）很難做到。目前，國(guó)內(nèi)聚能射孔器穿孔深度穩(wěn)定性差是急需解決的問題。因此，可以考慮以下兩個(gè)方案：方案一，k 值不變，給出相對(duì)準(zhǔn)確的接收質(zhì)量限（AQL）；方案二，給出準(zhǔn)確的接收質(zhì)量限（AQL），稍微提高k值，進(jìn)一步促進(jìn)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品穩(wěn)定性的提高。

1）如果使用方案一，對(duì)接收常數(shù)的使用可描述為：如果直接將判定公式由L 和L修改為L(zhǎng) 和L，其中a為修正系數(shù)，為GB/T 6378—2002 和GB/T 6378.1—2008 中規(guī)定的接收常數(shù)的差值[6]。形式上沒有改變接收常數(shù)（k），實(shí)際上增量a 隱含其中（k+a），導(dǎo)致下規(guī)格限提高，從而造成落入三角形陰影區(qū)域的部分產(chǎn)品沒有涵蓋在給出的檢驗(yàn)水平Ⅰ、接收質(zhì)量限（L）（AQL）范圍內(nèi)（圖1），影響檢驗(yàn)水平Ⅰ、接收質(zhì)量限（AQL）的使用。

圖1 接收常數(shù)變化影響示意圖

1994—1996 年，國(guó)內(nèi)外徑89 mm 聚能射孔器穿孔深度平均值為478 mm、標(biāo)準(zhǔn)差為47 mm，標(biāo)準(zhǔn)差為穿孔深度平均的9.8%；2014—2017 年，國(guó)內(nèi)外徑89 mm聚能射孔器穿孔深度平均值為712 mm、標(biāo)準(zhǔn)差為71 mm，標(biāo)準(zhǔn)差為穿孔深度平均的10.0%。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，20年間國(guó)內(nèi)聚能射孔器穿孔深度穩(wěn)定性控制沒有效果。因此綜合上述比較分析，建議使用方案二，提高k值，以促進(jìn)產(chǎn)品穩(wěn)定性的提高。

國(guó)內(nèi)聚能射孔器大于20孔/m為高孔密，但目前市場(chǎng)上使用常規(guī)射孔器98%以上為16孔/m以下，可將18 孔/m 做為樣本量分類。綜合考慮國(guó)內(nèi)產(chǎn)品整體性能、計(jì)量抽樣檢驗(yàn)現(xiàn)狀，建議在其他參數(shù)不變的前提下，接收質(zhì)量限（AQL）定為2.5、樣本量定為18孔/m、接收常數(shù)（k）定為1.429。

3 結(jié)論與建議

1）與GB/T 6378.1—2008的規(guī)定對(duì)比，SY/T 6163－2018 中聚能射孔器穿孔深度抽樣方案中的接收常數(shù)k=1.33 對(duì)應(yīng)的接收質(zhì)量限（AQL）偏大，抽樣方案存在偏差，使用時(shí)應(yīng)注意修正。

2）由于射孔器材制造水平的提高，聚能射孔器穿孔深度不斷增加，但產(chǎn)品穩(wěn)定性控制難度大，20年間國(guó)內(nèi)聚能射孔器穿孔深度穩(wěn)定性沒有提高。在未來修訂新標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，建議使用標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6378.1—2008，抽樣方案選用檢驗(yàn)水平為Ⅰ、接收質(zhì)量限（AQL）為2.5、樣本量為18 孔/m 和接收常數(shù)（k）為1.429，有助于更科學(xué)地評(píng)價(jià)穿孔深度質(zhì)量水平，以促進(jìn)生產(chǎn)廠家提高產(chǎn)品評(píng)價(jià)水平，更好地為油田用戶服務(wù)。