全球首台1.2万米特深井自动化钻机诞生记

  向地球深部进军
  [中国石油新闻中心2023-06-08]
  5月30日，中国石油深地塔科1井开钻。承钻该井的正是宝石机械公司自主研制的全球首台1.2万米特深井自动化钻机。
  1.2万米特深井自动化钻机的成功研制，不仅丰富了我国自动化钻机产品系列，而且为挑战深地极限、开发超深层油气资源提供了坚实的装备保障，成为国家钻井工程领域名副其实的“国之重器”。
  专项攻关与时间赛跑
  为贯彻落实习近平总书记“向地球深部进军”的指示精神，宝石机械结合超深层复杂环境的作业工况，从去年10月开始，着手研制1.2万米特深井自动化钻机。
  宝石机械把钻机项目作为公司A级项目，从技术协议签订起就成立多个专项工作组，开展各路工作。公司第一时间成立了“技术专家+业务骨干”方案对接小组，于2022年年底签订技术协议，敲定钻机集成设计方案。今年2月，完成图纸设计。项目启动前，宝石机械成立了以技术专家、一级工程师和业务骨干为主要成员的设计研发项目组，统筹安排设计研发进度，对关键设计节点严格把控，对单元部件设计方案进行再优化。
  公司创新研发了万米级钻机管柱自动化装备，具备超大钻台管柱输送和万米大容量钻具的存储和排放功能，以触控式操作实现设备一体化管控，能够完成管柱全流程自动化处理作业，大幅提高了钻机的自动化程度。“这台钻机的技术性能大幅提升，作业动力更加强劲，在自动化、电动化和国产化方面取得了新突破。”宝石机械国家研究中心总经理张志伟介绍道。
  针对钻机设备，研发团队分成钻机主体、井架底座、自动化设备、智能控制等多个攻关小组，设计改版已成为家常便饭，每个小组的设计图纸都经历了上百次修改。
  钻机设计综合考虑国内运输条件，研制的万米钻机关键装备可以满足国内山地、沙漠、戈壁、平原等全区域的运输需求。管柱自动化设备处理能力持续加强，自动化排管能力可以满足11寸钻铤的使用需求；“上四下四”拉升式动力猫道，使管柱输送能力大幅提高。
  钻机攻克了超高钻台大载荷提升系统关键技术难题，15米超高钻台刷新国内纪录，可满足超高压井控设备安装需求；钻机配套6000马力绞车，载重提升能力可达900吨；3000马力高压大排量五缸钻井泵，排量和压力波动小。动力猫道、钻台机械手及二层台排管装置等自动化设备，全面采用电驱动，控制更精准，运行更环保，低温适应性强；电动辅助绞车、电驱钻井液闸阀组，可实现司钻远程操控，操作更安全。钻机关键部件全面实现国产化。
  协同作战向目标冲刺
  “一定要按期产出1.2万米钻机，这是政治任务。”宝石机械公司主要领导明确要求。今年春节期间，1.2万米特深井自动化钻机正式进入厂内生产制造阶段。公司坚持一体化协同作战，由钻机分公司分别与钢结构分公司、泵业分公司等各主导单位签订重要部件及配套产品的内部供需合同，将万米钻机生产制造工作具体化、有形化。
  生产运行处积极推行“半小时响应+限时完成”工作机制，打破常规组织生产模式，处室负责人每天带队巡查钻机生产进度，及时解决发现的问题。同时，系统做好生产组织策划和关键环节把控，全面梳理项目工作任务，制作管理责任清单，明确节点要求和相关责任人。
  承担钻机结构件制作任务的钢结构分公司提前确认了井架底座材料和生产工艺，从库存材料中清理出了钻机所需的型钢和板材，预投非关键部件，按期完成了井架、底座的结构件组装和焊接工作。3月25日，钻机第一件基座到达井场。
  钻机配套动力猫道是全新设计的机电液集成化产品，组装和调试难点多。承担该任务的自动化设备分公司积极总结经验，统筹安排配装，减少油漆后配焊，白天配合软件调试，晚上进行功能及可靠性试验，在保证组装进度的同时保证产品质量。
  面对全新设计的万米级自动化钻机，钻机分公司在安装调试过程中组织精锐力量，24小时轮流倒班奋战在井场。按照用户的发运要求，分公司改变常规流程，积极协调销售公司、生产保障中心、物流公司，现场整改打包、发运钻机，仅用5天时间就完成了65车次的所有单元部件的发运任务。
  国家研究中心采取“现场专人服务+专家定期支持”的现场服务模式，对现场问题及时响应答复。在钻机集成调试阶段，智能控制采用高位设备、低位设备分区并行，主司钻、副司钻联动协同的方式，确保调试进度，做到人休机不休。
  西安宝美公司针对万米钻机首次搭载的国产化钻机电控系统，通过早期探索、攻关试验、规模应用和优化提升4个阶段，在25天全生产周期内，完成了3台房体、1台电阻箱橇的生产任务。
  4月10日，钻机巍然屹立在试验井场；4月26日，顺利通过用户组织的出厂验收；5月9日，完成了出厂发运。用时4个多月，一台全新的万米级自动化钻机完成了从设计到发运，较以往常规钻机生产提速20%。（记者 马香 特约记者 江艳 通讯员 李亚辉）