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东方物探长庆物探处研发黄土塬机械化气动钻机纪实
打印 2019-11-21 字体: [大] [中] [小]
  10月30日,在“技能中国行2019—走进中国石油”暨中国石油集团技能人才培养开发工程推进年活动闭幕式上,集团公司技能专家、东方物探长庆物探处“杨新勇创新工作室”负责人杨新勇,向出席闭幕式的集团公司党组副书记、副总经理徐文荣介绍他们成功研发的黄土塬机械化气动钻机,徐文荣手握铝镁合金的钻杆,连声称赞说:“这个好,这个好啊!”杨新勇开心地笑了。
  临危受命
  鄂尔多斯盆地黄土塬勘探面临诸多世界级难题,钻井难题首当其冲,黄土塬地形复杂,黄土山地沟、塬、峁、梁、坡纵横交织,大型钻机很难有用武之地,近半个世纪以来,只能依靠洛阳铲作业,费时费力,作业效率低下。伴随长庆油田快速发展的新形势,研发黄土塬钻机成为黄土塬勘探提高生产效率亦或改变勘探方法的关键。
  从2000年开始,长庆物探处开始采用技术合作等多种形式针对黄土塬钻机进行研制攻关。2003年5月,时任东方物探总经理的徐文荣到长庆调研时指出,我们用的是全球最先进的勘探技术,但打井还用的是原始“洛阳铲”,我们要加快黄土塬机械化钻机的研制。按照领导要求,先后有专业钻机制作厂家、专业装备技术研发等5个钻机研发团队,分别向黄土塬世界级钻井难题发起冲击。经过近20年来的攻关,由于黄土塬山地地表复杂多变等多重因素,黄土塬钻机仍然未达到高效、轻便,适合黄土塬山地勘探的目标要求。2017年,集团公司副总经理刘宏斌到长庆油田及东方物探调研时强调,要强力推进“四化”建设,改变落后的作业方式。东方物探党委书记、总经理苟量就加快黄土塬勘探机械化钻机的研制多次提出要求。
  当年,东方物探第二届技术创新经验交流会在长庆探区召开,其间,东方物探副总经理杨举勇对长庆探区一体化负责人、长庆物探处处长姚宗惠说,我们要结合长庆油田发展需求,尽快把黄土塬钻机搞出来。此时此刻,长庆物探处“杨新勇创新工作室”负责人杨新勇在一旁听得仔细,眉头一皱,计上心来:我们搞汽车维修的能不能贴近生产服务呢?他的想法和处领导不谋而合,姚宗惠在和大家一起探讨创新工作室转型问题时说:“我们能不能走出汽车维修的圈子,贴近生产选择创新课题,针对生产一线技术难题进行立项攻关。”按照处领导的思路和要求,杨新勇创新工作室加快了向生产一线转型的步伐,先后承担了多项一线生产技术创新课题。2018年,长庆油田实施二次加快发展战略,要实现由二维向三维全面转变,黄土塬钻机成为黄土塬勘探最大卡脖子技术。
  黄土塬钻机研发时不我待。油田公司、东方物探对此高度关注,东方物探有关领导在2019年年初长庆物探处职代会上强调,为了助力长庆油田实现二维向三维转变,今年无论如何黄土塬钻机必须取得突破!按照公司领导的指示,长庆物探处把研发黄土塬钻机纳入勘探生产首要议事日程,组织全处装备技术研发力量,科学布局,周密筹划。
  这时,创新工作室负责人杨新勇和东方物探技能专家党小富、陈鹏三个人也在合计,研制钻机我们能不能试试?杨新勇代表创新工作室向处领导请缨承担钻机研发任务,三个“臭皮匠”的想法得到处领导的大力支持,处长姚宗惠也把希望的目光投向创新工作室,他说:“这是一项载入史册的创新壮举,创新就不能怕失败,有想法不见得能够做成,没想法一定做不成。这是你们转轨的一次重大转折,预祝你们成功!”
  黄土塬钻机研发,事关突破黄土塬世界级钻井瓶颈,事关长庆油田由二维向三维转变,事关东方物探能否为第一大油气田继续保持强有力的技术支持。长庆物探处决定成立以杨新勇为首的黄土塬钻机研发团队,全力以赴投入黄土塬钻机研发。
  一个以维修汽车为主的创新工作室如何转轨成为钻机的研发团队,他们将面临怎样的困难,谁都难以预料。杨新勇代表创新工作室向处领导表态,绝不辜负领导厚望,钻机不研制成功誓不罢休。长庆物探处责成机关设备管理部门、钻井运输中心等单位全力支持创新工作室。2019年年初,一场黄土塬钻机研发攻坚战在长庆探区打响了!
  破釜沉舟
  有谁知道,在成功和笑声的背后,杨新勇创新工作室当时背负着多大的责任与重担,他们内心承受着怎样的压力与煎熬?从接受钻井研制任务那天起,杨新勇就带领研发团队一头扎进黄土塬,他们从踏勘地形开始,从钻机市场调研入手,最大限度掌握第一手资料。
  常言道,隔行如隔山。按照机械制造常规程序,首先对产品要有设计理念,其次,要根据设计理念绘制产品制作图纸,最后按图索骥、加工制作,最后实现设计理念。然而,这对于维修汽车的工匠们显然是前所未有的挑战。钻机从未涉足过,更别说设计图纸,他们摸着石头过河,不按常理出牌。杨新勇说,我们是维修汽车的,就得从维修汽车中找到和钻机有关联的创新灵感。于是,他们先是到机电市场调研钻机动力系统,设想对麻花钻进行改造,结果试验失败。随后,他们从黄土塬缺水实际出发,否决了水钻设计;从轻量化考虑,分析人台钻、机械钻机各种钻机性能,找来国外各种钻机资料研读借鉴设计理念;专门到煤矿调研横向打炮眼的钻机,最后决定从气动入手。杨新勇说,解决压缩空气装置就等于有了汽车发动机,其他就好比汽车轮胎、大梁等部件的组装。
  创新工作室的研发思路得到处领导首肯,处领导组织设备管理部门、钻井运输中心一起反复论证,决定钻机向气动方向研发。时间不等人,必须打破常规,将设计与制作紧密捆绑。姚宗惠指示,尽快敲定制作厂商,你们就住到厂家,一起研发,一起试验。
  大家不约而同想起这些年始终帮助地震队焊接钻头的一家民营钻头制造企业,号称三代钻头王。姚宗惠专程从西安赶赴银川拜访这个小企业,经理尹长春仗义地说:“就冲着你一个处长大老远跑来,这活我接了,就是砸锅卖铁也得把活干好。”
  杨新勇带领研发团队骨干陈鹏等人住进厂家,边设计边加工制作。气动钻机研发制作的关键是找到适合钻机的空压机和管线,其次,本着轻量化原则,钻机自重和额定输出扭矩是两个非常重要的技术参数,为了确定这两个设计参数,杨新勇和陈鹏反复计算、查阅资料验证可行性方案常常至深夜。为了找到耐压、质量轻的输气管线,杨新勇、陈鹏等三个人马不停蹄,连续三个昼夜兼程4000多公里,终于在中原地区找到了符合设计要求的输气管线加工厂,连夜加工一批输气管线,解决了轻便钻机输气管线这一重要部件。研发团队一鼓作气,集智攻关,一部25公斤钻机雏形终于完成,先在厂家菜地试验,再到黄土塬实地试验,2019年距离春节5天前,他们再次试验其性能和效果。大年初三,杨新勇撰写试验报告,春节上班第一天,他们将试验报告先是在钻运中心发布完善,然后上报物探处由领导、专家审验。
  塬上凯歌
  2019年伊始,初战告捷。钻机在多次试验中不断改进和完善。3月中旬,研发团队再次在甘肃环县进行CQ-HTZ20A型钻机和空压机能力初次匹配试验,效果显著:单台100米气管线,24米钻深试验用时17分钟,井深突破20米大关,直接打到胶泥层。这一信息让长庆油田公司勘探处有关领导欣喜万分,过去,洛阳铲作业很难突破胶泥层,打到胶泥层就意味着为勘探方法变革奠定基础,提高采集质量。
  钻机的研制始终得到长庆油田的高度关注,4月21日,长庆油田党委书记、总经理付锁堂到长庆物探处284队洪德三维项目调研时,实地察看了全气动轻便黄土塬钻机试打井情况,并就改进完善提出了建议。4月23日,按照油田公司领导要求,CQ-HTZ20B气动钻机试验与改进依托287队勘探项目继续进行,连续7天,钻井381口,进尺4014米,日最大进尺720米。钻机满载着长庆物探人的希望,冲破黎明前的黑暗,迎接胜利的曙光!
  气动钻机试验成功,只是黄土塬钻机研发完成第一步。研发团队清楚地意识到,以往钻机研发质量太重、体积太大、搬迁困难,是导致研发失败的重要原因。从勘探生产提速提效出发,首要便是“减负”问题。研发团队通过深入市场调研,决定对钻杆进行轻量化改造,经过十多次反复测试,钻杆由钢管改为铝镁合金,最终以压制工艺成功实现钢质接头与铝镁合金钻杆完美对接。其间,研发团队和厂家分两个组就气马达压力、钻杆重量反复试验,每天灰头土脸,满身泥污,却毫无怨言。
  功夫不负有心人,艰苦的试验终于取得丰硕成果,研发团队按照黄土塬不同地层条件,成功研发了A、B、C三个型号黄土塬全气动系列轻便钻机。接着,他们马不停蹄连续摸爬滚打在工地,紧密结合生产实际,针对黄土、胶泥地层进行钻井作业生产模式的验证,实现了空压机小型化,拉运车辆小型化,采取一台空压机带动2组动力头的生产组合方式。
  今年6月,通过不懈努力,第一代黄土塬HTZ-20A型轻便钻机研制成功,整体自重和输出扭矩参数都达到理想参数值;7月又相继研发出HTZ-20B型轻便钻机。新研制的轻便气动钻机在加快钻井速度、减轻劳动强度、提高勘探采集效率等方面成效凸显,一举攻克黄土塬世界级钻井技术难题,成为黄土塬地震勘探的新利器。有着35年“洛阳铲”经历的老钻井工王方军对杨新勇说:“你们干了一件大好事,让我们打井省时省力,‘洛阳铲’终于可以退出历史舞台了。”
  截至目前,40台套气动钻机及配套设备正在287队麻黄山三维勘探项目承担打井作业任务。杨新勇在287队作业现场向记者介绍说,两种新型气动钻机分别重18公斤和11公斤,操作简便,钻井深度可达20米,单台钻机钻井日进尺620米,是人工“洛阳铲”钻井日效的7.8倍。
  黄土塬机械化气动钻机的成功研发,彰显了东方物探坚持科技创新,全面提升服务保障能力的决心和勇气,凝聚着长庆物探人矢志找油、勇于创新的智慧和力量。截至目前,鄂尔多斯盆地黄土塬勘探已经形成可控震源、机械化全气动风钻等混源激发的良好态势。伴随钻机的不断完善和推广应用,必将成为黄土塬勘探开发的重器,为助力长庆油田二次加快发展再做新贡献。
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研发团队到作业现场试验完善钻机。

 

    (本报记者 谭晔 特约记者 刘斌 王玉梅)

    《中国石油报》2019-11-21

2019-11-21 来源: 责任编辑: