2023年7月到8月的一个月间,位于四川广汉的四川川庆石油钻采科技有限公司二楼会议室经常彻夜灯火通明,团队骨干成员刘彬、姚建林、陶怀志、姚坤鹏等人在这里度过了争分夺秒的一个月。团队将攻关重点放在了万米管柱在高温高压复杂载荷下的力学行为对取心作业的影响上,同时,就空心结构的取心钻头和岩石相互作用、工程机理等展开了细致研究。攻关涉及工程机械、液体、材料学、动力学等多学科门类,本着科学严谨的态度,他们对万米取心作业中可能出现的任何情况都进行了深入探索,力争在看不到、听不到、摸不着的万米以深,在仅知钻压、钻速、流量的情况下,确保取心作业万无一失。
在这期间,争论是常有的事。拿入地的取心钻头来说,PDC取心钻头适用于成岩性佳的中硬地层,可以获得较高的取心速度;金刚石取心钻头则用于硬度极高、研磨性极强的难钻地层或破碎性地层,取心速度相对较慢;孕镶取心钻头使用条件则介于其两者之间。这三种钻头此前都不曾进入万米以深,没有数据可以证明孰优孰劣。为了选出最合适的取心钻头,与钻头研发打了十多年交道的川庆钻采院二级工程师姚建林与首席专家杨柳青不知拍桌子吵了多少回。本着这种“你不把我说服我就不认账”的较真精神,团队在短时间内确定了天然金刚石取心钻头的最优选型,明确了抗240℃高温密封件、取心工具强度、抗冲蚀能力提升、岩芯抓取工具升级等数个攻关突破方向,又由此头脑风暴出100多项改进意见并不断完善技术细节。
清晰的攻关思路、翔实的数据论证、极具说服力的实践路径、完整的逻辑闭环最终构成了沉甸甸的揭榜挂帅竞聘汇报材料。
2023年8月22日,杨柳青把这份材料带到了北京,在《万米超深层取心技术与工具研究》竞聘现场,他用55分钟和盘托出,汇报自信从容、气定神闲。最终,川庆钻探以99.7的高分力压群雄,揭榜挂帅《万米超深层取心技术与工具研究》。
再造定心丸
“不要以为你们拿到了科研项目,深地塔科1井取心就非你们莫属。”
2023年11月,深地塔科1井井长、同时也是万米深井取心项目跟踪专家之一的塔里木油田企业首席专家王春生,在国内寻找万米深井取心最佳作业团队。他与川庆取心团队见面的第一句话道明了此行的目的:他要看到最令人信服的解决方案。
一套完整的取心装备是钻头与工具的珠联璧合:环形中空的取心钻头,肩负着为工具开路架桥的先锋任务,它要钻达目的层位并将其中的岩石搅打研磨并随着中空的孔洞送至取心筒;而携带储心筒的取心工具则藏在薄薄的外筒里,它们接在钻杆之下,紧靠钻头,要将钻头打出的岩芯收入囊中紧紧抱住,并在上提钻具的过程中完成岩芯切割。这个过程虽短,但环环相扣,任何纰漏都会导致作业功亏一篑。
为了让王春生首席吃下定心丸,川庆钻探取心团队紧急行动起来。