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中国石油川庆钻探工程公司 - 时代川庆

从无到有 星火征途

2021-09-20     浏览(48)     (0)


优势互补 挽起强强联合的手


在宁216H6-1井之前,CS STEER旋转导向钻井系统走过了漫长的自主研发之路。2008年,川庆钻探启动旋转导向系统研究;2010年,开始与航天科工惯性科技有限公司(后简称航天科工三院)成立产学研联合攻关团队;2013年,完成推靠式原理样机试制和验证;2015年,通过公开竞标获得国家“十三五”油气专项项目《非常规油气钻井关键技术与装备》支持,从此在自主研发旋转导向、并向工业化产品进军的艰难征程上披荆斩棘。

斯伦贝谢、贝克休斯、哈里伯顿三大国际油服公司从上世纪90年代初起,开始研制旋转导向钻井系统,发展出推靠式、指向式、混合型三种技术思路,经过三十多年的发展,分别形成自己的商业化产品,并形成市场垄断。旋转导向钻井系统是公认的、代表当今世界钻井技术发展最高水平的自动化高端技术装备,是非常规油气资源勘探开发的核心关键技术,它革新了导向方式,能引导钻头朝着优质储层段钻进。在理论上,它有促使水平段无限延伸的能力,能明显提高油气采收率和单井产量,是美国掀起页岩气革命的幕后推手,更是钻井提速提效、减少事故复杂的利器。

“搞清了旋转导向,我们就摸到了石油行业钻井技术的上限。”这样的技术当然处处都是技术封锁和技术壁垒。首先,它是集机、电、液、测、控为一体的井下自动/智能控制系统,涉及钻井工程、力学、数学、自动化、电子电路、姿态控制、结构力学、材料学、软件、地质力学、泥浆、机械等十多个高精尖专业,技术集成难度大,不借助外力寸步难行。其次,它必须具有较强的工程适应性,要满足工程条件要求,是“拿来用”的家伙什,不是“摆着看”的高科技。国内与CG STEER同时起步、或者早于CG STEER的研发团队还有好几个,基础原理研究基本都已突破,但在页岩气实现工业化应用的,只此一家。

“做正确的选择,选择做正确的事”,在CG STEER从无到有的星火征途中,这一观念贯彻始终。2009年,川庆钻探首次与航天科工三院建立联系,了解到对方在国内惯性控制行业处于领先地位,能为研制旋转导向钻井系统提供工具姿态控制、井下工具电路设计与制造、电能/信号传输等领域的专业帮助,而川庆钻探在动态钻柱力学、工程适应性设计与制造方面具有技术优势,双方一拍即合,于2010年起,走上跨地域、跨行业联合研发之路。2015年,中国石油大学(华东)加入课题组,增强了理论研究实力。三方达成成果共享、合作共赢的共识,建立起科研资源对等投入、共同掌握核心关键技术的合作模式。这一模式建立起一个科研项目从理论研究到设计思路提出再到实践验证的全闭环,三股力量互为作用,推动CG STEER在这个闭环里精益求精。

此外,获得国家科技重大专项立项,得到国资委、集团公司、油田公司的高度关注和大力支持也是CG STEER能坚持走到底的信心和力量源泉。川庆钻探公司更是为CG STEER的研发大开绿灯,紧紧围绕研发需求开展顶层设计,层层压实责任推动现场试验。课题长、川庆公司首席技术专家陆灯云在谈及研发过程遇到的困难时表示,从原理样机走向工业化产品是一个漫长而艰苦的过程,从知道做的方向到真正做到,还有万水千山要跨越。但是,他坚定地说:我们没有时间彷徨!


集智攻坚    趟出国产化之路


自2013年原理样机问世后,课题组以三年一代的速度完成技术迭代,于2015年推出基本具备旋转导向功能的第一代工业样机,但4-6°/30m的造斜率,距离8°/30m的最低造斜率还有差距。2016年到2018年底,课题组开始针对旋转导向的各子系统进行瓶颈和短板攻关,在做大量功能性试验的基础上,先后到12口井进行现场功能试验验证。过程中,实现了从水平段稳定延伸、到造斜段精准控制、最后再到零度造斜功能的突破,这些,都为2018年推出第二代工业样机打下了坚实基础,其中,最振奋人心的突破还是摸清了推靠式旋转导向系统的复合力学模型,将理论造斜率提升到12°/30m以上,也就有了宁216H6-1井一次性打成造斜段和水平段的创举,拉开了CG STEER工业化应用的序幕。

在CG STEER旋转导向钻井系统逐步工业化的过程中,课题组对旋导技术的认识逐渐明晰,并深切体会到,在石油工业这个实践性非常强的行业里,“实践是检验真理的唯一标准”。在三方合作中,川庆钻探钻采院始终起到主导作用,充分发挥在动态钻柱力学、工程适应性设计与制造方面的优势,在何去何从的方向问题上,在精益求精的细节追求中,始终以满足井下需求为前提,不断提升CG STEER的工程适应性。

虽然国际油服的旋转导向钻井系统已经发展到第五代产品,我们走的是模仿、追赶的道路,但是,能模仿的只有基本原理和看得见的外观结构,其余的,小到一颗螺丝怎么固定、27组数据如何通过一根线来传递,大到如何在17到23毫米厚的非旋转套上,集成各种功能模块......只有靠自己一点一滴摸索。