萬米鉆機(jī)誕生記

牟寶川

改革開放40年來，我國石油工業(yè)在黨的領(lǐng)導(dǎo)下取得了矚目的成績，石油工業(yè)的快速發(fā)展，使國產(chǎn)技術(shù)裝備的自主創(chuàng)新能力不斷增強(qiáng)，在改革創(chuàng)新時代中成長的——寶石機(jī)械公司依靠科技創(chuàng)新，為中國石油工業(yè)的發(fā)展提供了數(shù)以千計無堅不摧的“金剛鉆”，其中的“王者”，當(dāng)屬我國首臺具有知識產(chǎn)權(quán)的12000米特深井石油鉆機(jī)。

12000米特深井鉆機(jī)是世界上第一臺數(shù)字變頻超萬米的特大型鉆機(jī)，也是當(dāng)時全球技術(shù)最先進(jìn)的特深井陸地石油鉆機(jī)，它不僅填補(bǔ)了國內(nèi)空白，在國際上也屬領(lǐng)先水平，其技術(shù)指標(biāo)均比此前美國生產(chǎn)的全球僅有的一臺12000米鉆機(jī)先進(jìn)。

2011年3月，“探地神針”12000米鉆機(jī)在參加“十一五”國家重大科技成就展時，受到了習(xí)近平、胡錦濤等黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人的關(guān)注與好評。

傲然問世 冠居全球

還記得2007年11月16日這個特殊的日子，一個被喻為中國石油鉆采裝備制造的“航空母艦”、挑戰(zhàn)入地極限“利器”的誕生，讓“中國制造”再度成為世界矚目：國家“863”計劃重點課題項目——12000米特深井石油鉆機(jī)在寶石機(jī)械公司研制成功。

這一“爆炸性”消息一經(jīng)發(fā)布舉世嘩然，以新華社、《人民日報》、中央電視臺為代表的500多家媒體集中進(jìn)行了報道或轉(zhuǎn)載。

2011年，集20項專利技術(shù)于一身的12000米特深井鉆機(jī)喜獲國家科技進(jìn)步二等獎；該鉆機(jī)還被列入中國企業(yè)新紀(jì)錄20個重大創(chuàng)新項目之一和首批“國家自主創(chuàng)新產(chǎn)品”。

12000米鉆機(jī)鋼結(jié)構(gòu)塔式井架高達(dá)52米，相當(dāng)于20層樓房，重達(dá)數(shù)百噸，能在55攝氏度高溫的赤道和零下40攝氏度的極地環(huán)境下正常工作，并能根據(jù)工況自動加減速、剎車、報警，使鉆井作業(yè)的智能化水平和安全系數(shù)大大提高。

它的成功研制，把我國陸地和海洋深水油氣田、大位移井及其它復(fù)雜油氣田超深油氣藏的勘探開發(fā)水平提高到了一個新的層次，使我國成為世界第一個獨立研制并擁有該級別交流變頻陸用鉆機(jī)的國家。

“上天不易、入地不難”

“上天入地”是人類千年來的夢想。但是萬米以下的地層，高達(dá)200多攝氏度的地溫，以及相當(dāng)于萬米海底的壓強(qiáng)，鉆探時鉆機(jī)動力傳遞等諸多問題難以逾越，因此有人感嘆說：“上天不易入地難”。12000米鉆機(jī)研制成功，為中國叩問萬米以下超深地層，成就地學(xué)強(qiáng)國之夢提供利器。

中國著名鉆井專家孫寧這樣評價道：“12000米鉆機(jī)的誕生，將為石油地質(zhì)專家神往已久的我國超深層油氣勘探開發(fā)，提供有力的裝備保障?！?/p>

縱觀石油勘探史，鉆機(jī)每一次升級都會帶來勘探的新發(fā)現(xiàn)。在我國，1200米、3200米機(jī)型成為主打鉆機(jī)時，發(fā)現(xiàn)了大慶、勝利、遼河等油田；5000米鉆機(jī)投產(chǎn)后，發(fā)現(xiàn)了吐哈鄯善油田、四川廣安氣田；7000米鉆機(jī)登場，又有塔里木、大慶徐家圍子等一批油氣田被先后發(fā)現(xiàn)；12000米鉆機(jī)的問世意味著人類叩問入地極限的龐大工程正式啟動。2011年9月，中石化使用12000米鉆機(jī)，鉆出了我國埋藏最深的大型海相氣田——元壩氣田，氣田深度超過7000米。

“產(chǎn)品的超前研發(fā)，要看得準(zhǔn)、想得到、有膽識”

12000米鉆機(jī)的研制成功，成就了許許多多業(yè)內(nèi)專家的夢想、更圓了百萬石油人的夢想，在這艱辛付出的背后卻隱藏著一個個不為人知的故事……

2005年下半年，中石化就12000米特深井鉆機(jī)的研制在國內(nèi)外進(jìn)行考察調(diào)研，時任寶石機(jī)械公司副總經(jīng)理兼總工程師的王進(jìn)全得知這一消息后，堅定地說：“我們要做12000米鉆機(jī)。”當(dāng)時身邊的設(shè)計人員個個瞠目結(jié)舌。要知道，當(dāng)時陸地用12000米鉆機(jī)僅有美國在20世紀(jì)80年代生產(chǎn)過一臺，國產(chǎn)的9000米鉆機(jī)尚在研制中，而他卻憑借對公司研發(fā)能力的判斷和卓越的膽識，毅然決然地組織科研人員投入到12000米鉆機(jī)方案的制定中。

在寶石機(jī)械公司的積極努力下，國家科技部于2006年初啟動了將12000米鉆機(jī)研制列為國家“十一五”863計劃重大項目的立項論證工作，中國石油在2006年將該項目列入重大專項研制項目。

“對于產(chǎn)品的超前研發(fā)，一定要看得準(zhǔn)、想得到、有膽識?！蓖踹M(jìn)全這樣說。正是因為寶石機(jī)械科技人員的超前介入、超前研發(fā)，以及敢想敢干的工作態(tài)度，才有了后來“探地神針”的橫空出世！

2004年，寶石機(jī)械在研制9000米鉆機(jī)時，因不具備生產(chǎn)該鉆機(jī)的關(guān)鍵部件，向美國一家鉆機(jī)設(shè)備制造公司訂購，對方不僅要價高昂，還以種種理由拖延交貨，交貨時間比合同約定時間晚了一年多，嚴(yán)重影響了工程進(jìn)程。國外技術(shù)壟斷的“切膚之痛”使王進(jìn)全更加深刻地認(rèn)識到，自主創(chuàng)新能力差就會受制于人。

在12000米鉆機(jī)研制項目立項之初，王進(jìn)全就下定決心：從鉆機(jī)的總體設(shè)計到關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、核心部件的研制都必須自力更生。在他的主持和積極推動下，12000米鉆機(jī)的關(guān)鍵部件全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化，大大提升了公司的鉆機(jī)配套能力。他率領(lǐng)的12000米研發(fā)團(tuán)隊榮獲“十一五”國家科技計劃執(zhí)行優(yōu)秀團(tuán)隊稱號。

“困難雖多，可標(biāo)準(zhǔn)絕不能低”

2007年初冬的日子里，時任寶石機(jī)械公司技術(shù)中心鉆機(jī)室主任的賈秉彥，總愛去公司鉆機(jī)試驗場上轉(zhuǎn)一趟，看著藍(lán)天白云下，高高聳立的井架，他疲憊的臉上總會露出舒心的笑容，他是12000米鉆機(jī)的主設(shè)計者。

2005年，作為9000米鉆機(jī)的主設(shè)計者，他還未來得及長吁一口氣，品嘗一下成功的喜悅時，12000米鉆機(jī)的設(shè)計任務(wù)又壓在了他的肩上。不善言辭的賈秉彥什么也沒說，只是帶著鉆機(jī)室60多人的研發(fā)團(tuán)隊迅速投入工作。

這是一個前無古人的浩大工程，當(dāng)時全球僅美國有一臺12000米鉆機(jī)，可誰也沒見過。雖然有9000米鉆機(jī)的研制基礎(chǔ)，可是12000米鉆機(jī)的井架、大鉤、轉(zhuǎn)盤等部件，比以前的鉆機(jī)大了許多，量變引起質(zhì)變，部件的工作原理、設(shè)計思路都得另辟蹊徑。

“困難雖多，可標(biāo)準(zhǔn)絕不能低。我們必須瞄準(zhǔn)國際先進(jìn)技術(shù)水平?！辟Z秉彥這位機(jī)械加工專業(yè)出身、又在機(jī)械加工行業(yè)工作了17年的知識分子，對研發(fā)團(tuán)隊提出了要求。他親自負(fù)責(zé)鉆機(jī)主要技術(shù)參數(shù)的確定，各部分的配套方案，傳動系統(tǒng)整體設(shè)計。

賈秉彥認(rèn)真做好市場調(diào)研，無數(shù)次走訪油田與用戶溝通，一次一次地上北京找石油行業(yè)的專家討論，上網(wǎng)查找技術(shù)資料。鉆機(jī)的主要參數(shù)反復(fù)修訂多次，才最終敲定最優(yōu)方案，拿出了“12000米鉆機(jī)專項計劃和質(zhì)量計劃”，得到業(yè)內(nèi)專家的高度評價，被確定為國家“863”計劃“先進(jìn)鉆井技術(shù)和設(shè)備”的重要課題之一。

由于壓力太大，加之經(jīng)常加班到凌晨一兩點，這樣高強(qiáng)度的工作，讓有高血壓的賈秉彥經(jīng)常頭暈，一暈就必須吃降血壓的得高寧，等鉆機(jī)研制成功后，兩年時間竟然吃了8瓶，而之前一年也吃不了兩瓶。

眾志成城 打造出亞洲最大轉(zhuǎn)盤

“沒想到這么難的一個轉(zhuǎn)盤竟讓我們給做出來了！”說到最后，面前這個穿著舊毛衣、瘦瘦的老人竟孩子般得意地笑起來了，笑得開心極了。

2006年5月，即將到齡退休的寶石機(jī)械公司高級工程師劉志學(xué)卻愁得夜不成寐。

那年春天，12000米鉆機(jī)需要一個直徑1.96米的高精度弧齒轉(zhuǎn)盤。這是鉆機(jī)的核心部件之一，靠它動力才能傳遞到萬米地下。加工這么大的轉(zhuǎn)盤，他們找遍了全國都沒有人能接這塊“燙手的山芋”。

“我們自己干！”曾經(jīng)多次參與過寶石機(jī)械公司重大項目、具有多年轉(zhuǎn)盤制作經(jīng)驗的劉志學(xué)說出自己的想法。

可寶石機(jī)械的弧齒銑加工轉(zhuǎn)盤最大直徑是1.6米，差之甚遠(yuǎn)。要想加工在國內(nèi)也是別無選擇。領(lǐng)導(dǎo)研究后認(rèn)為在確保安全的情況下，可以一試，于是成立專項攻關(guān)小組，并把這副重?fù)?dān)交給了經(jīng)驗豐富的劉志學(xué)。這樣，退休后的劉志學(xué)只在家里呆了一星期，又被公司請了回來，同時請回來的還有他的師傅、高級技師謝天增。

劉志學(xué)說：“其實，當(dāng)時我還是有過猶豫的，因為一旦失敗，我將抱憾終生?？墒峭诵輹r能為廠里做一件大事，這也是我最大的心愿?！庇兄?0年黨齡的劉志學(xué)還是接受了這個任務(wù)。

于是，劉志學(xué)和他的師傅謝天增以及自己的弟子徐強(qiáng)師徒三代攜手攻關(guān)，從齒輪參數(shù)、設(shè)備參數(shù)、工藝參數(shù)、刀具參數(shù)等方面進(jìn)行深入研究。為了保證設(shè)計需求，他們經(jīng)過反復(fù)計算確定了齒輪參數(shù)，并針對工藝和刀具進(jìn)行了重點攻關(guān)。

經(jīng)過50余天的不懈努力，他們師徒三人克服了高溫帶來的機(jī)床液壓失效等困難，終于加工成功12000米鉆機(jī)用ZP495轉(zhuǎn)盤大弧齒輪，經(jīng)過檢查，接觸區(qū)達(dá)到設(shè)計要求。按照試驗大綱要求裝機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)試驗，噪音、溫升等指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計要求，ZP495轉(zhuǎn)盤弧齒錐齒輪研制取得了圓滿成功。

一個亞洲最大的轉(zhuǎn)盤由此誕生，這在國內(nèi)機(jī)械制造行業(yè)、在石油系統(tǒng)都是前所未有的奇跡。

還有鉆機(jī)井架主設(shè)計李厚嶺、6000馬力超大絞車主設(shè)計者之一姚愛華、鉆機(jī)底座主設(shè)計李治平，他們都用自己的智慧在12000米鉆機(jī)上創(chuàng)造了一個又一個“第一”，自主創(chuàng)新讓這部鉆機(jī)的核心部件基本實現(xiàn)了國產(chǎn)化。

今天，中國在石油勘探和開采技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新實力世界矚目，自主技術(shù)實力的進(jìn)步為“走出去”奠定了堅實基礎(chǔ)，國產(chǎn)石油裝備也完成了從1200米鉆機(jī)到12000米鉆機(jī)的華麗轉(zhuǎn)變，國產(chǎn)萬米鉆機(jī)更是成為石油勘探開采領(lǐng)域摧城拔寨攻堅克難的排頭兵。國家科技部原副部長王偉中曾自豪地說：“12000米鉆機(jī)是一個揚(yáng)國威、長志氣的項目，我們太需要這樣鼓舞人心的例子了。”