□孫海濤 朱榮威

近日，石化機(jī)械最新研制的XJ2750萬米車載修井機(jī)順利完成多次試驗(yàn)，在順北油氣田5-5H井投入使用，成功填補(bǔ)了超深層修井作業(yè)裝備領(lǐng)域的空白，標(biāo)志著我國修井工程技術(shù)與裝備水平進(jìn)入萬米深層時(shí)代。

近年來，深層、深水、非常規(guī)油氣勘探開發(fā)逐漸成為主流，對(duì)油氣裝備提出了更高要求。深9000多米的超深層油氣井，井底壓力大、溫度高，開采難度大。沒有過硬的修井裝備，油氣井就無法及時(shí)恢復(fù)生產(chǎn)，油氣勘探開發(fā)的整體經(jīng)濟(jì)效益就得不到保障。石化機(jī)械因需而為、積厚成器，不斷在修井裝備等領(lǐng)域做優(yōu)做強(qiáng)，為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量勘探開發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

創(chuàng) 新

做優(yōu)做強(qiáng)修井裝備技術(shù)

油氣井在生產(chǎn)過程中隨時(shí)可能發(fā)生故障，造成減產(chǎn)甚至停產(chǎn)。這時(shí)就需要修井機(jī)出馬，用于起下鉆具、清理井筒、修復(fù)井口裝置等，保障油氣開采順利進(jìn)行。

國外作業(yè)裝備以國民油井華高（NOV）開發(fā)的C系列修井機(jī)為代表，采用自走或拖掛式底盤結(jié)構(gòu)，最大鉤載57~181噸，整機(jī)結(jié)構(gòu)輕便、操作使用人性化、維護(hù)保養(yǎng)方便，能夠?qū)崿F(xiàn)快速移運(yùn)和安裝，但同時(shí)也存在交貨期長、價(jià)格高昂、提升作業(yè)能力滿足不了深井作業(yè)需求等問題。

面對(duì)“卡脖子”難題，以石化機(jī)械、南陽二機(jī)等為代表的國內(nèi)企業(yè)經(jīng)過多年的技術(shù)積累和創(chuàng)新發(fā)展，完成了修井裝備研發(fā)從0到1、從1到N的轉(zhuǎn)變，技術(shù)水平不斷提升、產(chǎn)品系列不斷完善，如今已實(shí)現(xiàn)了整體與跨國公司并跑，在網(wǎng)電儲(chǔ)能電驅(qū)修井機(jī)、超深井修井機(jī)、井口管柱自動(dòng)化處理裝備等方面達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

“科技創(chuàng)新要有技術(shù)底座和底層邏輯，不能單打獨(dú)斗、眉毛胡子一把抓。對(duì)石化機(jī)械而言，就是要聚焦聚力發(fā)展超高壓結(jié)構(gòu)技術(shù)、超高硬材料技術(shù)、超高能控制技術(shù)、超高精制造技術(shù)，加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，做出特色優(yōu)勢?！笔瘷C(jī)械董事長、黨委書記王峻喬說。

40多年的深耕，石化機(jī)械歷經(jīng)技術(shù)引進(jìn)、消化吸收和自主研發(fā)，在修井裝備賽道上跑出了“加速度”。特別是“十四五”以來，在“四超”技術(shù)的加持下，該公司認(rèn)真踐行國家數(shù)字化戰(zhàn)略、綠色化戰(zhàn)略，組建跨專業(yè)研發(fā)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，以保持修井機(jī)優(yōu)勢結(jié)構(gòu)為目標(biāo)，攻克了修井機(jī)一體化移運(yùn)、天車偏移較大、主車集成難度大等難題，研制出轉(zhuǎn)場拆裝快速、作業(yè)高效經(jīng)濟(jì)的裝備，使修井機(jī)向更大鉤載、更大功率發(fā)展，從傳統(tǒng)柴油驅(qū)動(dòng)到油電混動(dòng)、全電驅(qū)動(dòng)，從常規(guī)多人配合操作到井口無人化自動(dòng)管柱處理，從多功能模塊配置到一體式高效集成配套，不斷拓展自動(dòng)化修井裝備新功能，擦亮“智能低碳”底色。

“在更深、更古老層系尋找資源戰(zhàn)略接替區(qū)，是我國油氣行業(yè)保障能源安全的必然選擇，超深層特深層已成為我國油氣重大發(fā)現(xiàn)主陣地。要更好服務(wù)‘深地工程’，修井裝備的研發(fā)制造必須跟上。”石化機(jī)械修井裝備研發(fā)負(fù)責(zé)人李哲說。

秉承這樣的信念，石化機(jī)械加快研發(fā)步伐，XJ900全電驅(qū)修井機(jī)、XJ900網(wǎng)電儲(chǔ)能修井機(jī)、XJ1350DB和XJ1600DB全電驅(qū)修井機(jī)、XJ2750萬米車載修井機(jī)等一批國內(nèi)第一、世界第一的修井機(jī)陸續(xù)面世，助力修井作業(yè)提質(zhì)升級(jí)、油氣勘探開發(fā)向更深地層進(jìn)軍。

追 求

為超深層油氣開發(fā)鍛造利器

近年來，以中國石化、中國石油為代表的能源央企在我國陸上超深層油氣勘探開發(fā)中取得了諸多重大突破，帶動(dòng)我國超深層油氣勘探開發(fā)走在了世界前列。萬米車載修井機(jī)就是代表性裝備成果之一。

中國石化順北油氣田是世界上少有的超深油氣藏，平均埋深8000米以上，最深井9300多米。隨著開發(fā)深入推進(jìn)，很多8000米以深的油氣井面臨修井難題。在傳統(tǒng)修井機(jī)最大鉤載能力不足的情況下，西北油田被迫采用模塊鉆機(jī)修井的方式，雖然能滿足修井所需，但搬遷周期長、作業(yè)成本高、安全風(fēng)險(xiǎn)大。

石化機(jī)械瞄準(zhǔn)超深層油氣井修井作業(yè)裝備技術(shù)空白，組建了以15人為核心的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，通過充分的技術(shù)準(zhǔn)備和現(xiàn)場實(shí)踐，不斷增強(qiáng)修井裝備功能、提高作業(yè)效率和安全性。

上面千條線，下面一根針。超深井修井機(jī)總體開發(fā)方案是決定裝備研發(fā)成功的關(guān)鍵，必須做好頂層設(shè)計(jì)。

自2022年7月起，石化機(jī)械研發(fā)人員就駐扎順北油氣田修井作業(yè)現(xiàn)場，集中開展現(xiàn)場調(diào)研，確定裝備關(guān)鍵輸入條件和主要技術(shù)參數(shù)，以此為基礎(chǔ)制定出12種超深井修井機(jī)總體方案，并在公司內(nèi)部組織跨專業(yè)人員多次評(píng)審，遴選出5種更優(yōu)方案，再組織油田現(xiàn)場專家和井場作業(yè)人員共同評(píng)審，最終優(yōu)選出大家公認(rèn)最合適的方案。

最終方案雖然理論上最優(yōu)，但實(shí)現(xiàn)起來難度著實(shí)不小。既要保障修井機(jī)載荷大幅提升，又要實(shí)現(xiàn)修井機(jī)快速拆裝和轉(zhuǎn)場，如何才能“魚和熊掌兼得”？石化機(jī)械研發(fā)團(tuán)隊(duì)用行動(dòng)給出了答案。

經(jīng)過連續(xù)11個(gè)多月的科研攻關(guān)，2023年7月，世界首臺(tái)萬米車載修井機(jī)橫空出世：八橋重載底盤最大承載能力達(dá)104噸，較常規(guī)修井機(jī)七橋底盤提升14.29%，解決了一體化集成和移運(yùn)難題；國內(nèi)首套快繩拉力最大的車載絞車，實(shí)現(xiàn)了大功率絞車能力提升22%，重量僅增加3.4%；大扭矩動(dòng)力并車裝置輸入扭矩10626?！っ?，比常規(guī)裝置增加近10%；41米大載荷桅桿式井架，外形、重量及作業(yè)天車位移與常規(guī)裝備相當(dāng)，可隨修井機(jī)一體化移運(yùn)；8米重載高凈空底座的模塊限制在兩個(gè)，拆卸和轉(zhuǎn)場便捷，拆裝時(shí)間可控制在3小時(shí)以內(nèi)。

為全面驗(yàn)證新型修井機(jī)設(shè)計(jì)性能，研發(fā)團(tuán)隊(duì)還自主研制了配套試驗(yàn)工裝，在出廠前完成系統(tǒng)驗(yàn)證，確保出廠裝備現(xiàn)場可靠。

2023年9月，萬米車載修井機(jī)在順北油氣田5-5H井開始工業(yè)試驗(yàn)，隨后正式投產(chǎn)應(yīng)用。成套裝備4個(gè)模塊運(yùn)到井場，僅6個(gè)小時(shí)就完成了現(xiàn)場安裝和調(diào)試，10天內(nèi)完成了8200米井深側(cè)鉆修井作業(yè)，使用效果良好。

緊跟實(shí)際需求，石化機(jī)械加快推進(jìn)研發(fā)成果應(yīng)用，量身定制特色修井裝備，目前可生產(chǎn)最大鉤載60～275噸、修井深度500~10000米全系列化車載作業(yè)裝備，生產(chǎn)制造的自動(dòng)化修井機(jī)、萬米超深井修井機(jī)、綠色能源修井機(jī)、沙漠修井機(jī)、海洋修井機(jī)、無繃?yán)K和自緊繃?yán)K修井機(jī)、雙快繩修井機(jī)等特色裝備已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外油田現(xiàn)場。

裝備亮點(diǎn)

●先進(jìn)核心技術(shù)

應(yīng)用一體化高效移運(yùn)、八橋越野重載底盤、大功率輕量化絞車、大功率動(dòng)力并車、大載荷桅桿式井架、天車位移控制及重載高凈空底座等先進(jìn)核心技術(shù)。

●特點(diǎn)

配備動(dòng)力貓道、防噴器移送裝置等自動(dòng)化設(shè)備，具有轉(zhuǎn)場拆安速度快、設(shè)備集成度高、勞動(dòng)強(qiáng)度小、作業(yè)經(jīng)濟(jì)高效等特點(diǎn)。

●能力最大

修井最大鉤載275噸，裝機(jī)功率1320馬力，重載底盤承載達(dá)103噸，井架凈高41米，能滿足萬米超深井重載作業(yè)需求，是國內(nèi)作業(yè)能力最大的車載修井機(jī)。

助力油氣勘探開發(fā)， 還有這些“硬核”裝備！

■ 深地鉆完井工具

當(dāng)鉆深達(dá)到8000米以上時(shí)，地下溫度高達(dá)180攝氏度，常規(guī)鉆頭鉆具高溫失效問題頻發(fā)。石化機(jī)械攻關(guān)KH1超高壓復(fù)合片、HA90超高硬動(dòng)力橡膠和耐245攝氏度密封潤滑等技術(shù)，成功研制出KD Force超大扭矩螺桿鉆具、耐215攝氏度高溫螺桿鉆具和耐245攝氏度小尺寸混合鉆頭、超高壓氣密封封隔器等關(guān)鍵產(chǎn)品，已在塔里木盆地、四川盆地為191口垂直深度超過8000米的井提供服務(wù)，刷新各類鉆井提速指標(biāo)521項(xiàng)。

■175兆帕8000型電動(dòng)壓裂機(jī)組

隨著非常規(guī)油氣資源開發(fā)進(jìn)一步深入，井更深、平臺(tái)更大，對(duì)壓裂裝備提出了更高要求。石化機(jī)械以壓裂大功率、超高壓、高效率為目標(biāo)，在七缸結(jié)構(gòu)長壽命壓裂泵、小體積大功率壓裂裝置、超高壓管匯、大型集群裝備全流程自動(dòng)化控制等核心技術(shù)上取得了突破，研制的175兆帕8000型電動(dòng)壓裂機(jī)組承壓能力為世界之最，國產(chǎn)化率超過95%，連續(xù)滿載輸出功率為8000馬力，占地面積減小31%，不僅有利于提高現(xiàn)場作業(yè)效率，而且降低綜合運(yùn)維費(fèi)用20%以上。

■超大功率固井裝備

目前國內(nèi)固井作業(yè)仍以1000馬力以下固井泵為主流配置，特深層油氣開采在長封固段固井時(shí)要使用3~4臺(tái)固井裝備進(jìn)行固井注水泥、清水替漿作業(yè)，設(shè)備協(xié)同效率不高，連續(xù)作業(yè)存在安全隱患，人員、設(shè)備、施工成本高。石化機(jī)械開展超大功率自動(dòng)化固井裝備研究，攻克了SQP2500EG型固井泵設(shè)計(jì)制造、Super-Hemi超大排量混漿系統(tǒng)、變頻電驅(qū)泵送、“一鍵固井”控制等核心技術(shù)，研制出2500型全電動(dòng)“一鍵式”固井裝備，大幅提高了裝備自動(dòng)化水平和作業(yè)效率，改變了柴油驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)的“卡脖子”現(xiàn)狀。

■9000米高凈空超靜定鉆機(jī)

超深層鉆機(jī)需具備足夠穩(wěn)定性和承載能力，以確保在鉆井過程中不發(fā)生傾斜、下沉等現(xiàn)象。石化機(jī)械首創(chuàng)“雙梁雙三角立柱”高凈空底座凈空高12米、銷接梯形布置和振動(dòng)模態(tài)分析技術(shù)，解決了大型鉆機(jī)高凈空底座穩(wěn)定性難題；構(gòu)建了井架、底座安全起升技術(shù)，采用液壓絞車遠(yuǎn)程控制底座起升，更好地保障了作業(yè)人員的人身安全。目前，9000米高凈空超靜定鉆機(jī)已在塔里木油田應(yīng)用，開鉆18口井、完鉆15口井，其中8000米以深井9口、9000米以深井2口。

■超深井連續(xù)油管

針對(duì)深層超深層頁巖油氣高效開發(fā)，石化機(jī)械開發(fā)出SLG630自動(dòng)化連續(xù)管作業(yè)機(jī)，配套大容量、大管徑連續(xù)油管、裝備自動(dòng)化控制系統(tǒng)、作業(yè)流程自動(dòng)化控制系統(tǒng)，最大提升能力63噸，最低穩(wěn)定速度0.01米/分鐘，具備自動(dòng)生成井筒剖面圖、超速及遇阻自動(dòng)停機(jī)、低速自動(dòng)鉆磨等功能，能在恒速、恒鉆壓、恒泵注壓差三種方式下“一鍵式”自動(dòng)磨銑作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)探塞、鉆塞、短起等全流程自動(dòng)控制，鉆塞效率提升了50%。目前，SLG630自動(dòng)化連續(xù)管作業(yè)機(jī)已在川東等工區(qū)完成側(cè)鉆、鉆塞、打撈等作業(yè)50余井次，最大作業(yè)載荷56噸，整體作業(yè)效率提高30%、自動(dòng)鉆塞效率提高50%以上、設(shè)備綜合維護(hù)成本降低30%。

新聞會(huì)客廳

整裝待發(fā)的SXJ900E全電動(dòng)修井機(jī)。     楊維民 攝

■ 在鉆井現(xiàn)場，萬米車載修井機(jī)的投用帶來了哪些好處？

華北石油工程鉆井技術(shù)專家 呂家學(xué)：2023年，華北石油工程西部分公司DX602隊(duì)在順北油氣田投用了國內(nèi)首臺(tái)萬米車載修井機(jī)，結(jié)束了超深井以鉆井機(jī)代替修井機(jī)作業(yè)的歷史，開啟了“深地一號(hào)”超深井安全高效修井的新篇章。

這臺(tái)萬米車載修井機(jī)采用伸縮式桅型井架，鉆臺(tái)配備了液壓貓道、防噴器移送裝置等自動(dòng)化設(shè)備，額定最大載荷為275噸，較普通750修井機(jī)的載重能力增加了100余噸，相當(dāng)于能同時(shí)吊起近50頭6噸重的成年大象。

與以往使用7000米鉆機(jī)進(jìn)行修井作業(yè)相比，萬米修井機(jī)的投用改變了原有的施工作業(yè)方式，帶來了諸多好處。例如，起放井架等特殊作業(yè)環(huán)節(jié)的流程大幅縮減，標(biāo)準(zhǔn)人員配備減少11人，有效降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度和安全風(fēng)險(xiǎn)、提高了工作效率；在設(shè)備搬遷的過程中，減少了20余車次的貨物，設(shè)備安裝達(dá)到開鉆水平所用時(shí)間縮短了3天，施工成本降低了30%。

■ 面對(duì)深層超深層油氣勘探開發(fā)的挑戰(zhàn)，石化機(jī)械應(yīng)如何做好裝備支撐？

集團(tuán)公司高級(jí)專家 池勝高：我國深層、超深層油氣資源儲(chǔ)量達(dá)671億噸油當(dāng)量，占全國油氣資源總量的34%，已成為油氣勘探主陣地，對(duì)我國能源安全與經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。中國石化“深地一號(hào)”躍進(jìn)3-3XC井完鉆井深達(dá)9432米，刷新亞洲陸上最深井紀(jì)錄，還部署了順滿1井，設(shè)計(jì)井深10190米。“深地工程”極端環(huán)境、高精度要求、作業(yè)深度、復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)和成本要求等多個(gè)方面，對(duì)油氣裝備提出了新的挑戰(zhàn)。

當(dāng)前，我國深層超深層油氣藏勘探開發(fā)主力裝備研發(fā)已取得長足進(jìn)步，12000米鉆機(jī)、XJ2750修井機(jī)、耐245攝氏度混合鉆頭、2500型固井車等裝備與工具已滿足工程作業(yè)需求。然而，隨著油氣勘探開發(fā)向更深層進(jìn)軍，面對(duì)更大作業(yè)負(fù)荷、更高溫更高壓作業(yè)環(huán)境、更高要求綠色高效作業(yè)要求，在役裝備工具仍存在差距。

面向“深地工程”，石化機(jī)械堅(jiān)持“智造大國重器、服務(wù)能源安全”，瞄準(zhǔn)高水平科技自立自強(qiáng)，不斷做強(qiáng)做優(yōu)自動(dòng)化鉆機(jī)、全電驅(qū)修井機(jī)、儲(chǔ)能修井機(jī)、連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備、鉆完井工具等系列產(chǎn)品，全力開發(fā)鉆深能力15000米的自動(dòng)化鉆機(jī)、耐溫260攝氏度的高效鉆頭、全金屬螺桿鉆具、3000型超高壓大功率自動(dòng)化固井裝備等國之重器，為深層超深層油氣資源安全、規(guī)模、高效勘探開發(fā)提供有力裝備保障。

（孫海濤 張 均 采訪整理）