科技創(chuàng)效奔“四化”

陸曉如　王寧

50載大浪淘沙，沙盡見真金。

中國(guó)第一座坐底式鉆井平臺(tái)，第一臺(tái)交流變頻電機(jī)直驅(qū)型單軸一體化絞車，第一部完全自動(dòng)化改造并投入生產(chǎn)的鉆機(jī)，第一次成功實(shí)施國(guó)產(chǎn)工具南?？扇急⌒咀鳂I(yè)……

一個(gè)個(gè)鐫刻在中國(guó)石油工業(yè)史上的閃光成果，串聯(lián)起了勝利鉆井院聚焦國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略，以創(chuàng)新興院，不斷推進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品邁向高端化、自動(dòng)化、智能化、潔凈化的發(fā)展軌跡，凝聚著勝利鉆研人聚焦中國(guó)石化建設(shè)技術(shù)先導(dǎo)型企業(yè)決策部署，以推動(dòng)高水平科技自立自強(qiáng)為己任，矢志不渝創(chuàng)新攻關(guān)，打造石油工程技術(shù)名片的心血。

高端化：劍指世界一流

2017年5月1日凌晨1點(diǎn)，一束幽藍(lán)的火焰照亮了南海漆黑的夜。

那一抹由深?？扇急c(diǎn)亮的光，向世界宣告：中國(guó)南?？扇急⌒敬螳@成功，中國(guó)成為世界上為數(shù)不多掌握可燃冰保溫保壓取芯技術(shù)的國(guó)家！

勝利鉆井院正是幕后英雄。

可燃冰是21世紀(jì)公認(rèn)的最有可能接替煤炭、石油等常規(guī)能源的新型綠色能源，但開采難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了頁(yè)巖油。

取芯是進(jìn)行地層分析和儲(chǔ)量評(píng)估的必要工作。而可燃冰取芯不同于常規(guī)取芯，對(duì)工具密閉性、隔熱性要求非常高。必須確保取出的巖芯狀態(tài)與海底原始溫度壓力一致，否則就可能導(dǎo)致巖芯的分解。

在這條荊棘遍布的賽道上，依托國(guó)家863項(xiàng)目“天然氣水合物鉆探取芯工程樣機(jī)及配套技術(shù)”，在長(zhǎng)期積累形成的成熟的常規(guī)取芯技術(shù)的基礎(chǔ)上，勝利鉆井院向可燃冰取芯發(fā)起挑戰(zhàn)。

9年間，屢試屢敗，幾乎讓研發(fā)團(tuán)隊(duì)產(chǎn)生了放棄的念頭。是地礦技術(shù)與石油領(lǐng)域油氣捕集取芯技術(shù)的聯(lián)姻，讓研發(fā)團(tuán)隊(duì)撥開迷霧見月明，掌握核心技術(shù)創(chuàng)造了領(lǐng)先世界的奇跡。

推動(dòng)優(yōu)勢(shì)技術(shù)不斷向更高水平突破，中長(zhǎng)筒頁(yè)巖油取芯、液力加壓取芯、海綿取芯、繩索取芯……滿足不同地層及不同井眼尺寸的取芯作業(yè)需求，讓勝利鉆井院取芯技術(shù)成為行業(yè)標(biāo)桿，躋身世界一流。

國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)發(fā)展到哪里，攻關(guān)方向就跟蹤到哪里。

“等井徑膨脹管鉆井技術(shù)是膨脹管技術(shù)和鉆井井身結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。當(dāng)深井鉆遇復(fù)雜地層時(shí)，可作為臨時(shí)技術(shù)套管進(jìn)行機(jī)械封堵。無(wú)需改變鉆頭尺寸和井身結(jié)構(gòu)繼續(xù)鉆進(jìn)，有利于把井鉆得更深。”勝利鉆井院石油完井研究所專家吳柳根介紹說(shuō)。

如此重要的技術(shù)，過去在國(guó)際上沒有規(guī)?；某墒鞈?yīng)用，在國(guó)內(nèi)屬于空白領(lǐng)域。

為了攻克這一世界級(jí)難題，勝利鉆井院依托國(guó)家863項(xiàng)目“膨脹管鉆井技術(shù)”進(jìn)行探索性研究，攻克了大變形膨脹材料、大變形膨脹螺紋、可變徑膨脹工具、多級(jí)壓力系統(tǒng)和配套工具工藝等關(guān)鍵技術(shù)。

2020年11月13日，等井徑膨脹管技術(shù)在河31-斜190井試驗(yàn)成功，順利完鉆并完成電測(cè)作業(yè)。膨脹后的等井徑膨脹管經(jīng)受住了鉆塞和二開鉆進(jìn)的雙重考驗(yàn)，作為臨時(shí)技術(shù)套管服役23天，安全起下鉆16趟。

“這標(biāo)志著中國(guó)石化在這項(xiàng)世界尖端鉆井技術(shù)攻關(guān)上取得了重大突破?！弊鳛檠邪l(fā)的直接參與者，吳柳根深感自豪。

著力打造人無(wú)我有、人有我精的高端技術(shù)產(chǎn)品，賦能石油工程高質(zhì)量發(fā)展，勝利鉆井院一系列高端技術(shù)產(chǎn)品熠熠生輝——

勝利油區(qū)效益開發(fā)鉆完井關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用等3項(xiàng)成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，鉆機(jī)管柱自動(dòng)化系統(tǒng)研制與工業(yè)化應(yīng)用、灘淺海復(fù)雜油氣藏鉆完井關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用2項(xiàng)科技成果達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平……

自動(dòng)化：減人增效利器

6月，暑熱模式開啟。

國(guó)家級(jí)頁(yè)巖油示范區(qū)牛頁(yè)一區(qū)試驗(yàn)井組籠罩在炎炎烈日下。偌大的井場(chǎng)上只有零星幾個(gè)往來(lái)的身影。

“大家不是躲起來(lái)乘涼了?！眲倮@井院石油機(jī)械研究所所長(zhǎng)李進(jìn)付解釋道，“現(xiàn)場(chǎng)鉆機(jī)配套了我們自主研發(fā)的‘勝利天工DREAM鉆井管柱自動(dòng)化系統(tǒng)，再也不需要那么多人了?！?/p>

曾幾何時(shí)，國(guó)內(nèi)并不缺一線工人，但老一輩石油人老去后，誰(shuí)來(lái)鉆井？自動(dòng)化是未來(lái)的必然選擇。

十多年前，在一次技術(shù)交流會(huì)上目睹世界最先進(jìn)的自動(dòng)化鉆機(jī)，李進(jìn)付大受震撼——一個(gè)人坐在中央控制室，像玩游戲一樣完成一整套鉆井流程，簡(jiǎn)直就像科幻大片。

“有夢(mèng)就要追！我們把鉆井管柱自動(dòng)化系統(tǒng)命名為DREAM，就是‘追夢(mèng)的意思?！敝袊?guó)石化青年崗位能手、鉆機(jī)自動(dòng)化項(xiàng)目經(jīng)理高煜介紹道。自那時(shí)起，勝利鉆井院把目光鎖定在打造國(guó)產(chǎn)自動(dòng)化鉆機(jī)。

幾易寒暑，數(shù)以萬(wàn)計(jì)的圖紙，勝利鉆井院形成了鉆機(jī)管柱自動(dòng)化集成配套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鉆井管柱輸送自動(dòng)化、井口作業(yè)自動(dòng)化、立根排放自動(dòng)化及系統(tǒng)整體控制。

2021年10月21日，習(xí)近平總書記在山東東營(yíng)考察期間，登上70183鉆井平臺(tái)。當(dāng)看到工人盯著顯示屏，僅憑搖桿和控制面板輕松操控鉆井時(shí)，總書記稱贊像是“開飛機(jī)”。

一線工人是鉆機(jī)自動(dòng)化最直接的受益者。

“過去，鉆井工作既艱苦又危險(xiǎn)?，F(xiàn)在，二層臺(tái)和鉆臺(tái)等高危工作區(qū)實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作，大大提高了本質(zhì)安全水平，勞動(dòng)強(qiáng)度降低90%以上，每班可節(jié)省人力2到3人?！崩钸M(jìn)付說(shuō)。

以自動(dòng)化技術(shù)和裝備改寫石油鉆井傻大笨粗、又苦又累的刻板印象，在勝利鉆井院的產(chǎn)品庫(kù)里，同樣表現(xiàn)搶眼的還有鉆井液在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

鉆井液被稱為鉆井的血液，性能的好壞決定著一口井鉆井施工的成敗。

長(zhǎng)期以來(lái)，鉆井液性能測(cè)量依靠人工手動(dòng)測(cè)量，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，測(cè)量離子濃度需要20～30分鐘，測(cè)三項(xiàng)參數(shù)花費(fèi)1個(gè)小時(shí)，而且人工檢測(cè)、記錄，誤差在所難免。

2008年的一天，勝利鉆井院油田化學(xué)工程師劉保雙研讀外文文獻(xiàn)時(shí)，國(guó)外一種能夠?qū)崿F(xiàn)鉆井液性能自動(dòng)化測(cè)量的儀器吸引了他的注意。

那一刻，一扇新的大門在勝利鉆研人面前打開——研發(fā)鉆井液性能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過信息化、自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鉆井液性能的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

國(guó)內(nèi)沒有先例可循。研究團(tuán)隊(duì)在試驗(yàn)中不斷找出問題，又不斷優(yōu)化測(cè)量?jī)x器，實(shí)驗(yàn)記錄本堆了1米多高。

歷經(jīng)上百次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，“勝利天工”哨兵鉆井液性能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)躍然出世，可每秒記錄一組數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)超國(guó)外同類產(chǎn)品10～15分鐘一次的監(jiān)測(cè)頻率。從此，人工取樣被取代，人為不安全、不穩(wěn)定因素得以消除，極大促進(jìn)了科學(xué)、安全、高效施工。

提質(zhì)增效，未有盡時(shí)。勝利鉆井院正通過中國(guó)石化“十條龍”科技攻關(guān)項(xiàng)目《頁(yè)巖油開發(fā)全自動(dòng)鉆井裝備研制及示范應(yīng)用》，啟動(dòng)基于機(jī)器人技術(shù)的全自動(dòng)鉆井裝備研發(fā)工作，向著自動(dòng)化鉆井更高水平大步邁進(jìn)。

智能化：無(wú)人鉆井不是夢(mèng)

人工智能時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。

從戰(zhàn)勝全球頂尖棋手的AlphaGo到OpenAI創(chuàng)造的大語(yǔ)言模型ChatGPT，無(wú)不說(shuō)明著這一點(diǎn)。

黨的十九大就已提出，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合。勝利鉆井院深知其中蘊(yùn)藏著巨大的機(jī)遇，組建智能信息技術(shù)研究所，致力于成為我國(guó)石油工程智能化發(fā)展的一支重要力量。

鉆井裝備MRO（維護(hù)、維修、運(yùn)行）物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

傳統(tǒng)意義的鉆井施工，設(shè)備之間關(guān)聯(lián)度低。井場(chǎng)設(shè)備管理以人工巡視為主，一旦出現(xiàn)設(shè)備故障只能逐一排查，不僅牽扯大量人力物力，也間接影響了鉆井時(shí)效。

“如果把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搬到鉆井現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)井場(chǎng)設(shè)備之間的互聯(lián)互通，變?nèi)斯ぱ惨暈榻K端監(jiān)測(cè)，必將大大提升鉆井現(xiàn)場(chǎng)的管理水平，提高設(shè)備的保障能力?！眲倮@井院智能信息技術(shù)專家于麗麗決心把這一超前的設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)。

5年時(shí)間里，于麗麗帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)一臺(tái)一臺(tái)采集各種井場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)，一步一步摸索數(shù)據(jù)背后表達(dá)的設(shè)備狀態(tài)，成功研發(fā)鉆井裝備MRO物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。在牛頁(yè)一區(qū)試驗(yàn)井組應(yīng)用，該系統(tǒng)多次準(zhǔn)確預(yù)警異常，為設(shè)備高效管理、鉆井高效施工帶來(lái)了福音。

無(wú)獨(dú)有偶。為了準(zhǔn)確、及時(shí)識(shí)別鉆井液溢流和漏失，勝利鉆井院智能信息技術(shù)研究所還研發(fā)了“勝利天工”智能坐崗系統(tǒng)，成為勝利油田東部一般開發(fā)井開鉆驗(yàn)收的必要條件。

該系統(tǒng)通過智能化傳感器監(jiān)測(cè)液位、集成井場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，能夠自動(dòng)識(shí)別鉆進(jìn)、起鉆、下鉆等工況，準(zhǔn)確計(jì)算溢流與漏失，為井隊(duì)規(guī)避和處理風(fēng)險(xiǎn)提供輔助決策支持。

“智能坐崗系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)全程平衡壓力鉆進(jìn)，我們現(xiàn)在已經(jīng)離不開它了。”井上技術(shù)人員說(shuō)，“鉆井作業(yè)關(guān)鍵時(shí)刻我們一直盯著用。”

促進(jìn)我國(guó)石油工程智能化發(fā)展，鉆頭被賦予了感知力。

“提速增效始終是鉆井追求的目標(biāo)。但現(xiàn)階段依靠安裝在螺桿上游的測(cè)量裝置，難以提供真實(shí)可靠的提速提效分析?！眲倮@井院科研管理部經(jīng)理高凱說(shuō)，“要提高鉆頭破巖效率，非智能鉆頭莫屬。”

研發(fā)團(tuán)隊(duì)的工作室里，黑板上的陣列畫了又擦，推滿公式的草紙擺了一地。

2022年，“勝利天工”鉆頭參數(shù)智能采集系統(tǒng)先后在牛頁(yè)、義頁(yè)、渤深等重點(diǎn)區(qū)塊現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，累計(jì)入井7井次，振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、井斜、井溫等多參數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)完整、特征鮮明，實(shí)現(xiàn)了鉆頭真實(shí)工況聽診。

“研發(fā)團(tuán)隊(duì)還仿照鳥群捕食信息共享策略，建立多目標(biāo)鉆井參數(shù)方案評(píng)價(jià)模型，探索智能鉆井參數(shù)優(yōu)化決策方法?！备邉P介紹說(shuō)，“這樣一來(lái)，就可以通過鉆前分析和鉆時(shí)校正，為全自動(dòng)鉆機(jī)提供送鉆參數(shù)路線，規(guī)避井下風(fēng)險(xiǎn)、提高鉆井效率。”

從地面的石油裝備智慧互聯(lián)，到地下的鉆頭智慧感知，以智能化為智慧鉆井插上騰飛的翅膀，勝利鉆井院埋下了無(wú)人鉆井的種子，花開可期。

潔凈化：綠色賦能未來(lái)

綠水青山就是金山銀山。

在國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)下，對(duì)于高耗能、高碳排放的傳統(tǒng)油服企業(yè)來(lái)說(shuō)，綠色低碳轉(zhuǎn)型不是想不想、干不干的問題，而是必須干、必須干好的事業(yè)。

“我們清醒地認(rèn)識(shí)到，在‘雙碳新賽道上，必須自覺肩負(fù)起推動(dòng)油服行業(yè)綠色低碳發(fā)展的戰(zhàn)略使命，發(fā)揮自身研發(fā)優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)綠色技術(shù)創(chuàng)新，全力破解‘雙碳背景下我國(guó)油服行業(yè)面臨的難題與挑戰(zhàn)?！眲倮@井院副院長(zhǎng)裴學(xué)良指出。

4月10日，重慶頁(yè)巖氣足203H7-2井一趟鉆進(jìn)尺2965米，刷新了中國(guó)深層頁(yè)巖氣水平井新紀(jì)錄。

這項(xiàng)由中國(guó)石油重慶頁(yè)巖氣公司創(chuàng)造的亮眼業(yè)績(jī)，背后閃耀著勝利鉆井院的科研之光——該井首次應(yīng)用了“勝利天工”鉆井液負(fù)壓回收裝置，并取得成功。

在鉆井過程中，鉆井液攜巖產(chǎn)生大量廢棄物，不僅環(huán)保壓力大，而且處理費(fèi)用高昂。

勝利鉆井院歷時(shí)兩年研發(fā)的“勝利天工”鉆井液負(fù)壓回收裝置，以振動(dòng)篩篩面為濾網(wǎng)，創(chuàng)新采用脈沖負(fù)壓設(shè)計(jì)，通過脈動(dòng)氣流形成一定頻率的真空抽吸?！熬拖袢嗽诤粑粯?，把殘留鉆井液吸得干干凈凈?！毖邪l(fā)人員成冠琪介紹道。

通常情況下，鉆井作業(yè)巖屑含液量為30%～35%，足203H7-2井應(yīng)用“勝利天工”鉆井液負(fù)壓回收裝置，巖屑含液量降至13.8%。四開產(chǎn)生400余噸鉆屑，回收油基泥漿超過40立方米，廢棄物減少約80噸。

“該裝置不僅有效減少油基鉆井液消耗，降低鉆井廢棄物運(yùn)輸和處理成本，而且裝置小巧精致，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝，絕對(duì)具有誘人的性價(jià)比?！眲倮@井院綠色潔凈環(huán)保研究所副所長(zhǎng)劉均一指出。

緊密結(jié)合綠色環(huán)?，F(xiàn)場(chǎng)急需和潔凈能源發(fā)展方向，強(qiáng)化科技攻關(guān)和技術(shù)合作，勝利鉆井院研發(fā)了一批解決綠色環(huán)保難題、促進(jìn)新能源發(fā)展的新技術(shù)、新裝備——

致密油氣開發(fā)環(huán)境保護(hù)技術(shù)集成及關(guān)鍵裝備，完成裝備研制與設(shè)備配套集成，形成橇裝、模塊化子處理系統(tǒng)，鉆井液處理量9131立方米，平均減量率68.95%。

泥漿不落地裝備及技術(shù)服務(wù)，徹底去掉大循環(huán)池，實(shí)現(xiàn)全井段鉆井液回收、減量化及鉆屑隨鉆處理，鉆屑脫液干燥后含水率小于70%，徹底消除對(duì)井場(chǎng)環(huán)境的污染隱患，減少鉆井用水和征地成本。

鉆井液有害成份分析及減量化技術(shù)研究，形成了一整套完善的水基鉆井液環(huán)保減量化作業(yè)方法。

…… ……

“緊跟中國(guó)石化綠色潔凈戰(zhàn)略步伐，瞄準(zhǔn)中國(guó)石化2030年碳達(dá)峰目標(biāo)，2022年我們組建了綠色潔凈環(huán)保研究所，從機(jī)構(gòu)設(shè)置上樹立鮮明導(dǎo)向，進(jìn)一步凝聚攻關(guān)綠色環(huán)保、潔凈能源、安全生產(chǎn)等關(guān)鍵技術(shù)的力量。”裴學(xué)良說(shuō)。

多出、快出潔凈化技術(shù)，全力以赴打造石油工程綠色安全轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略力量，極力護(hù)持綠色井場(chǎng)。這張綠色技術(shù)名片，必將成就勝利鉆井院可持續(xù)、高質(zhì)量的未來(lái)。

責(zé)任編輯：石杏茹