超深井鉆機:自主創(chuàng)新之花
9000米超深井鉆機的研制成功,是原始創(chuàng)新、引進消化再創(chuàng)新、集成創(chuàng)新的整合結(jié)晶,改寫了我國石油工業(yè)前沿裝備一直依靠進口的歷史。
最近這段時間,一條消息振奮人心--我國自主研發(fā)的國內(nèi)首臺9000米超深井鉆機在寶雞石油機械有限責任公司誕生。人們稱贊她是一束"民族志氣花",夸她是石油科技人員精雕細刻的"中國極品鉆機"。
"原始創(chuàng)新之花":在這臺鉆機上有5項寶雞石油的技術(shù)專利,是該公司已產(chǎn)400多臺大中型鉆機中專利最多的鉆機。"引進消化再創(chuàng)新之花":多年前F500泥漿泵技術(shù)需要引進使用,如今寶雞石油已自主開發(fā)出F2200高壓泥漿泵,其技術(shù)已居世界前列。"集成創(chuàng)新之花":這臺鉆井不僅匯集了寶雞石油多年來的40多項專利、160多項新成果,而且還有中國石油集團其他石油機械制造單位研發(fā)的最新成果,其中DQ90DBS頂部驅(qū)動鉆井裝置,就是北京石油機械廠專門為這臺鉆機配置開發(fā)的當今世界領(lǐng)先的產(chǎn)品,可謂集中國石油科技之大成。
稱她是極品,其實并不夸張。因為從絞車功率、提升系統(tǒng)額定負荷到泥漿泵功率與壓力等主參數(shù)配備,都是萬米鉆機的基本配置。同時,這臺全稱為ZJ90/6750DB的鉆機有10項全國鉆機之最:鉆井深度最深、鉤載力最大、內(nèi)含專利最多、井架及底座承載最大、可智能控制氣控齒式離合器最新等。
在業(yè)內(nèi)人士看來,這臺鉆機是寶雞石油近幾年所產(chǎn)400多臺鉆機中質(zhì)量最好的一臺。這向世界展示,中國人有能力制造具有世界先進水平的9000米交流變頻鉆機。
"洋人不賣,我們自己造"
據(jù)調(diào)查,我國這臺9000米超深井石油鉆機的研制是被"逼"出來的。近年,隨著國內(nèi)外石油鉆井市場的火爆,深井、超深井、科探井逐漸增多?,F(xiàn)有的國產(chǎn)鉆機難以適應7000米以下油井、海洋深水油氣井及一些陸上復雜油氣田超深井鉆探需要。雖然我國曾在過去引進了兩臺9000米直流鉆機,但實際使用難以達到9000米的要求。尤其在塔里木盆地、準噶爾盆地等地區(qū),深層油氣的勘探開發(fā)急需超深井鉆機。
至于海洋深井鉆探,更是與中國的石油鉆機制造無緣。開始有油田曾設(shè)想一步到位,買一部10000米以上的鉆機。盡管對方一開口就是天價,但還是咬牙想買一臺。誰知,后來就是這樣的天價,人家為了不讓技術(shù)外流,也不賣了。
"他們不賣,我們自己造!"站在中國石油鉆機制造業(yè)前列的寶雞石油橫下決心,一定要把中國人的"志氣機"研制出來。
寶雞石油是有著近70年歷史的老企業(yè)。多年來,尤其是1998年以來,該公司大力實施科技興企戰(zhàn)略,不斷加大科技投入,瞄準當時世界上先進的5000~7000米深井直流電動鉆機,經(jīng)過一年多的努力,開發(fā)出國內(nèi)首臺50D鉆機和70D鉆機,繼而又在2002年開發(fā)出國內(nèi)首臺ZJ70DB交流變頻鉆機。ZJ70D鉆機還順利承擔了中國大陸首次科學探索井的鉆井任務,引起全國乃至世界同行的關(guān)注。
在引進F500和F800泵技術(shù)基礎(chǔ)上,該公司通過消化吸收,不斷革新,相繼開發(fā)出大功率F1300/1600泵,2005年又開發(fā)出2200馬力高壓泥漿泵。2003年,寶雞石油研制出國內(nèi)首臺7000米海洋鉆機模塊,該模塊如今已在我國兩個海洋油田使用。
"世上無難事,苦戰(zhàn)能過關(guān)"
寶雞石油雖有多年的鉆機制造歷史,但長期從事中小鉆機的生產(chǎn),雖然從1998年以來已研發(fā)生產(chǎn)了400多臺5000~7000米各類鉆機,有一定的技術(shù)積累,但對9000米超深井鉆機卻從未涉足。
開始也曾有人主張走捷徑,引進國外技術(shù)。但后來經(jīng)過分析論證發(fā)現(xiàn),國外的9000米鉆機整體技術(shù)已經(jīng)比較落后,難以適應近年來先進科技的發(fā)展要求,比如國外9000米鉆機都是直流電動鉆機,與我國的交流變頻鉆機相比,已經(jīng)落伍。比來比去,最后大家堅定一條信念:"走自己的路,自己研發(fā)自己造!"按照"追求先進,確??煽?,兼顧經(jīng)濟"的科研方針,一場攻關(guān)大會戰(zhàn)全面展開。
在以公司主要負責人為組長的9000米鉆機項目組的領(lǐng)導下,科技人員潛下心來,一點一滴開始攻關(guān)。為了確定鉆機方案和主要參數(shù),如井架、底座結(jié)構(gòu)、起升方式、絞車傳動方案、最大輸入功率等,他們多次深入新疆、勝利等油田,與鉆井專家、用戶進行交流,廣泛研究陸上、海上各種情況下的勘探開發(fā)特點,最終確定了我國首臺ZJ90DB鉆機的總體方案及配套件的主要參數(shù)。
由于這臺鉆機將在北疆地區(qū)使用,必須保證在零下35攝氏度的環(huán)境下正常作業(yè),科技人員先后進行了幾十次焊接工藝評定試驗,在母材、焊接、環(huán)境溫度、焊接溫度以及焊接方式等方面進行了重點研究,終于確定了90DB鉆機主要承載件的耐低溫材料的選取和焊接工藝。
絞車是鉆機的核心部件,按照標定的輸入功率為4000馬力,如果要按絞車4臺主電機的滿負荷輸出,絞車的最大工作輸入功率為4280馬力,這比國內(nèi)目前在用的2000馬力變頻絞車的功率大了兩倍多。要研制如此大功率的絞車,面臨4臺電機同步傳動、如此大的滾筒體工藝加工、高速大功率齒輪減速箱研制、大型絞車的國內(nèi)運輸機搬遷等四大難題。項目組按計劃分頭攻關(guān),終于將問題一一攻克。
大功率交流變頻控制系統(tǒng)、齒輪傳動單軸絞車等關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)成功,為ZJ90DB鉆機的最終攻克提供了前期技術(shù)支撐。
在發(fā)起"總攻"的日子里
2005年1月3日,寶雞石油召開技術(shù)、采購、生產(chǎn)等部門人員參加的專題會,對設(shè)計、工藝工裝、配套件采購、制造、檢驗及試驗等環(huán)節(jié)周密部署,下達了"只許提前,不許拖后"的死命令。
自此,9000米鉆機研制會戰(zhàn)總攻開始了。
為了使生產(chǎn)一環(huán)扣一環(huán),作為"司令部"的生產(chǎn)制造部,實施專項分工,堅持及時掌握生產(chǎn)動態(tài),每周召開90DB鉆機協(xié)調(diào)會,公司主要領(lǐng)導親自聽取匯報和了解遇到的問題。針對鉆機對低溫件的要求規(guī)格多、品種多、數(shù)量少、采購難的特殊情況,及早安排,落實采購,不誤生產(chǎn)使用。
質(zhì)檢部門為了把這臺鉆機做成精品,嚴把"三關(guān)"(即原材料、外協(xié)和外購件的入口關(guān)、關(guān)鍵產(chǎn)品和關(guān)鍵工序生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制關(guān)、產(chǎn)品出廠檢驗關(guān))。除了嚴格按照設(shè)計圖紙、工藝文件、國家和企業(yè)相關(guān)標準及API規(guī)范要求認真檢查外,根據(jù)鉆機對低溫材料焊接的特殊要求,與有關(guān)部門一道,對一百多名相關(guān)人員進行了焊接操作技能培訓,并使每個操作人員取得國際焊接工資質(zhì)證書,確保焊接質(zhì)量。由于全過程按ISO9001質(zhì)量體系要求,不僅使這臺鉆機內(nèi)在品質(zhì)好,而且外觀也很美。
首臺9000米鉆機的研制成功,在中國鉆機發(fā)展史上是一個劃時代的里程碑,使12000米鉆機的研制不再遙遠。專家認為,該鉆機的誕生不僅打破了外國公司在該級別鉆機領(lǐng)域的壟斷,而且將大大加速我國超深井尤其是海洋深井的鉆探進程。