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創新賦能雄起巴蜀大地——三個維度解讀中國石油川慶鑽探公司何以鍛造工程技術服務“金剛鑽”

時間:2024-10-31來源 : 中國網作者 : 高屾 谷學濤 劉雨晴

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2023年7月20日,我國首次在四川盆地開鑽萬米深井——“深地川科1井”,“深地川科1井”由中國石油川慶鑽探公司負責施工,設計井深10520米。萬米深地油氣鑽探是全球油氣勘探領域的“超級工程”,已成為衡量工程技術與裝備水準高低的重要標誌之一。金添攝影

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2023年2月13日,中國石油川慶鑽探公司負責施工的蓬深6井順利完鑽並成功固井,井深最深達到了9026米,刷新亞洲最深直井紀錄。“十二五”以來,川慶鑽探公司在四川盆地完鑽8口8000米以上超深井、2口9000米以上特深井。其中,2022年雙魚001-H6井完鑽井深9010米,井深首超9000米,創國內陸上最深天然氣水準井紀錄。金添攝影

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10月10日,中國石油川慶鑽探公司(以下簡稱“川慶鑽探”)自主研發的CG STEER旋轉地質導向系統(以下簡稱“旋導系統”)圓滿完成陽101H32-4井鑽井作業,標誌著國産高溫旋導技術首次在深層頁巖氣的全井段實現工業化推廣應用,打破陽101井區長期以來被視為國産旋導禁區的歷史。2024年9月25日,位於重慶市大足區萬古鎮的足201H20平臺(6口井),承鑽單位川慶鑽探公司川東鑽探70175隊和70288隊正分別向其中6號井3550米、2號井3650米進尺發起衝刺。金添攝影

“我們十來年就幹了這一件事。”川慶鑽探天石合創公司研製中心副主任楊斌口中的這件“事”,就是記者眼前近四層樓高的旋導系統。為了能讓鑽頭像“貪吃蛇”一樣,可以聞著“油味”在地層裏隨意遊走、開採油氣,川慶鑽探不斷求新求變,運用神舟飛船同款慣性導航和控制技術等多項“黑科技”,不斷賦予旋導系統“開挂技能”。

長期以來,以川劇變臉聞名遐邇的巴蜀大地上,孕育了求新求變為基因的巴蜀文化。身處其中的川慶鑽探,也始終秉持著以旋導系統研發為代表的創新內核,不拘于傳統理論,不止于原有認知,不固守舒適區域,在創新之路上攀登著一座又一座高峰,破解了一個又一個創新密碼。

技術創新:精準導航巧“入地”,提供戰略支援力量

在業界,一直以來,旋轉導向都代表著鑽井最高水準。區別於傳統定向鑽井技術,它引領了新的導向方式,能夠為鑽頭向優質儲層段鑽進提供精準導航,從而成倍提高油氣采收率。

“旋導系統由導向執行機構、控制與測量機構和發電傳輸機構組成,涉及十多個高精尖專業,技術整合難度很大。”川慶鑽探天石合創公司總經理白璟坦言,“其中,最核心的導向執行機構、控制與測量機構更是研製旋導系統的關鍵之鑰,這恰恰也是航太器中必不可少的組成部分。”

在與航太科工三院強強聯合後,旋導團隊利用石英撓性加速度計、磁通門感測器等技術優勢,開展技術攻關,試圖利用慣性導航技術,讓設備在地下隨時感知鑽頭和油層位置,同時將航太器飛行控制執行系統的伺服驅動技術用於其中,以期為鑽頭向目的油層鑽進提供精準導航。

但一次次試驗證明,入地比登天還難。“175°C左右的高溫、140兆帕以上的高壓以及超過20g的振動強度讓旋導系統的工作環境極度惡劣,甚至比航太員乘坐返回艙進入大氣層時的環境更惡劣。”時任航太科工33所慣性公司總工程師岳步江表示。

“考驗不僅限於此,有時地上地下的情況完全相反,超出了我們的常規認知。”楊斌告訴記者,“要滿足惡劣工作環境的諸多苛刻要求,除機械設計完整性和特種金屬選擇以外,對能夠嵌入到這些工具中的一些堅固耐用電子器件的需求也至關重要,因此我們選擇用裹膠的方式保護電子器件,但試驗證明,越裹膠越會增加不利的震動。而在地上環境,這是一個行之有效的方法。”

面對種種困境,旋導團隊沒有氣餒,而是堅持“否定之否定”,選擇研究、試驗再研究,針對旋導系統的各子系統進行瓶頸和短板攻關,大到如何去除資訊儲存器中的雜波,小到一顆螺絲放在哪、如何固定……團隊成員一致表示,我們不怕試驗,怕的是試驗結束後的未知數據。

功夫不負有心人。終於,通過一次又一次佈局電氣系統,他們探索出熱場分析、液壓控制系統在高溫高壓環境下的溫度補償等技術,使旋導系統具備了在150℃、175℃極端環境下長時間工作的能力。

“當前,全世界只有兩三個國家擁有這種工具。”撫摸著旋導系統這個大傢夥,白璟充滿自豪,“它的成功研發,標誌著我國在追趕世界先進技術的道路上又上新臺階。”

“當好自立自強的戰略支援力量,是集團公司黨組對技服企業的功能定位,是我們進一步全面深化改革、推進世界一流企業建設的首要任務。”川慶鑽探執行董事、黨委書記李雪崗表示,我們要以關鍵核心技術自主可控,助力集團公司油氣上游産業鏈安全可靠。

如今,由川慶鑽探自主研發的旋導系統已在川渝、新疆等非常規油氣開發中推廣應用,總計覆蓋300余口井,累計進尺超40萬米,在我國水準井效益開發中發揮了重要支撐作用。

管理創新:作業開起“連鎖店”,變革生産運作模式

6月30日,蓬陽106井用時90.33天鑽至完鑽井深5310米,較計劃鑽井週期提前49.67天。幾乎同時,承鑽該井的川慶鑽探70130鑽井隊隊長付燾,進入電話熱線狀態,一個又一個祝賀電話此起彼伏,按他的説法,“來這兒打井3個多月了,手機還沒這麼熱鬧過。”

以前,在施工現場,隊長掌握最全的“第一手”資料,因此找他們的電話絡繹不絕。“特別是遇到計劃外的情況。”付燾扳手指數起來:“甲方、川慶公司、各協作方公司……要請示上級,還要接受指令、同步資訊。有時候不同的人意見也不一樣,到底該聽誰的?”但在蓬陽106井,付燾明顯感受到“電話少了”,並且只需單線聯繫。

今年,川慶鑽探創新區域項目管理模式,成立了管控川中常規氣勘探開發的遂寧聯合項目部,蓬陽106井就在其管理序列,隸屬於作業三部。部長張帆負責指揮這一區塊14支隊伍鑽井施工:“我們每個作業部都配有鑽井、地質、鑽井液等各領域專家,擔任鑽井隊幕後的‘最強大腦’。”通過聯合項目部的項目精益管理平臺,實時掌握、分析區域內施工現場的生産運作、工程技術資訊,綜合分析並遠端發出指令,及時為施工現場解決難題。自此,原有的“多對多”“多對一”簡化為“一對一”,聯合項目部由此明確了“和誰彙報”“該聽誰的”等一系列問題。

由於外部協調壓力得到釋放,付燾將全部精力傾注在井場。他一邊實戰一邊總結,探索著這個新區塊的鑽井提速模版,這也是川慶鑽探交給付燾的一項“隱藏任務”——將鑽井週期從計劃的140天控制到90天左右,儘早提交産量測試結果。

今年2月,西南油氣田在八角場-南充區塊部署19口井。付燾帶領的70130隊正是首批參戰隊伍之一,在此之前,他們已在集團公司首批自主開發高含硫井施工過程中,連創32項鑽井紀錄、11項試油紀錄,並首次將高含硫深井鑽井週期控制在100天以內。

在這場沒有硝煙的提速戰役中,聯合項目部充分發揮區域內工廠化作業模式的優勢,迅速將70130隊探索形成的鑽井提速模版和地質、鑽井液提速模版在八角場-南充區塊各井隊中複製、推廣,並專項幫扶後進隊伍,實現集群提速。在大家的共同努力下,區塊內7口井創造了333.4毫米大尺寸井眼日進尺破千米紀錄,圓了半個多世紀以來川渝地區常規氣井“日上公里常態化”這一夢想。

“這就像開連鎖店。”聯合項目部綜合管理部部長江迎軍打了個比喻,“我們整合了井工程全鏈條9個專業板塊,在聯合項目部的組織協調下,採取共同的生産運作模式和工程技術模版,有效發揮出最佳生産效能。”項目部成立半年來,幹部員工由95人減少至50人,管理的隊伍由37支增加至59支,但管理費用降低25%,區域內單隊進尺提升14.3%,鑽井週期縮短23.1%。

同時,作為欠平衡鑽井技術服務專家,江迎軍將“連鎖店管理模式”運用到技術管理中,按照區塊特點編制精細控壓技術指南,在推廣應用中有效實現人力、時間成本雙下降。

時效的提升節省下大量人力、物力資源,這些資源被聯合項目部廣泛用於科技成果轉化。

在川慶鑽探油氣井工程高級專家賀彬眼裏,“聯合項目部既是孵化器,又是試驗田,是個難能可貴的平臺。”由於蓬陽106井在快速鑽井過程中井段需要保持井筒通暢性,基於影響通暢性的堵點、卡點,聯合項目部馬上組織專題研究,創新形成了井壁快速封堵、井筒清潔技術,並及時將其應用到蓬陽106井,通過跟蹤論證,高效解決了這一瓶頸問題。截至今年上半年,聯合項目部已提出14項類似問題攻關需求,推廣12項科技創新成果,實現7項規模化運用,構建起川慶鑽探“技術-産品-解決方案-整合服務”商業模式的雛形。

數智創新:滑鼠一點把井打,成就井筒作業新範式

9月21日13時46分,四川省大英縣牌坊村蓬萊001-H2井場上空,烈日高懸,當地已發出高溫紅色預警。此時,川慶鑽探80025鑽井隊正在進行下鑽作業。常規情況下,起下鑽是鑽臺室外操作區人員最多的程式,此刻卻空無一人,只見在二層臺機械手、鐵鑽工等裝備的配合下,一柱柱鑽桿不停地被送入7000米深的地下。

“在大量數智化軟硬體的幫助下,現在我們起下鑽時鑽工的主要職責是輔助和監護,不用頂著烈日暴曬,可以在工具房待命。”80025鑽井隊副隊長熊永大介紹。

空調司鑽房裏,溫度計指數停在26.8℃。80025鑽井隊司鑽易海軍專注地盯著眼前的三個螢幕,緊握操作手柄,不到三分鐘又一柱下到位置。

“有記者來隊上採訪,説我們司鑽看起來像在開飛機。”幹了近10年司鑽工作的易海軍很享受現在的工作環境,他坦言,從以前室外操作剎把,到現在空調房裏操作手柄,司鑽工作崗位操作模式的改變可謂翻天覆地。

“有平臺的加持,我按照要求操作就能輕鬆打好井。”易海軍口中所説的平臺,是川慶鑽探遂寧聯合項目部的精益管理平臺。104公里之外的遂寧聯合項目部作業四部技術專家龍愛國,通過精益管理平臺正嚴密監控蓬萊001-H2井的運作,現場所有數據正實時顯示在龍愛國面前的四面大屏上。“司鑽,下一柱下到5215-5260米時,請注意提拉劃眼三次”,看到鑽井參數變化,龍愛國一鍵直連易海軍,叮囑操作細節,確保安全快速鑽進。

“感覺太神奇了,10個月前,我還每天坐車跑井,奔波數百公里最多跑2口井,現線上上跑井,一天可以精細管理6口井,變化太大了。”龍愛國坦言。

“遂寧聯合項目部這種模式能夠實現,是基於川慶鑽探持續十餘年在數智化方面的投入和建設,我們在川渝地區實現了全産業鏈的數字化,支撐井筒作業生産模式的變革。”主導80025數字化鑽井隊、遂寧聯合項目部精益管理平臺等資訊化項目建設的川慶鑽探企業專家錢浩東直言,他和團隊潛心研究“井筒作業數字化”已近20年,助力川慶鑽探在國內形成了以“井筒作業數字化”為代表的數智化領先優勢。

川慶鑽探引領的這場工程技術數智化革命,也改變了工程技術從業者的工作模式。“川渝地區井控風險大,以前搶險都忙著要車往現場跑,現在都往EISC中心跑。”據錢浩東介紹,現在甚至可以實現千里之外一鍵關井,數智化創新提升了處置效率,增強了油氣保障能力。

但錢浩東團隊並沒有滿足於眼前的成就,他們瞄準“井筒AI”建設,聯手華為公司,推進人工智慧中臺、安全生産和試油壓裂大模型技術的研究與應用,探索人工智慧技術融入生産經營管理各環節,力爭為“數智川慶”建設提供新動能。“不久的將來,我們就能實現無人智慧鑽井。”錢浩東相信,創新的力量可以改變一切。

創新,正是為了當好自立自強的戰略支援力量。依靠科技、管理和數智創新,今年上半年川慶鑽探5000米以上深井平均鑽完井週期縮短15.2%,推動深層頁巖氣井提速10.8%,累計試獲13口日産超百萬立方米高産氣井、4口超150噸油井,高效支撐西南、長慶、塔裏木産量當量再創同期新高。

如今,川慶鑽探正以科技創新為引領,推動新技術、新工藝、新工具、新設備和新管理方式深度融合。錨定世界一流目標,逐浪前行的川慶人正全面提升核心競爭力和價值創造能力,奮力書寫高品質發展的嶄新篇章。(高屾 谷學濤 劉雨晴)

(責任編輯:曹洋)
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