電混合驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化修井機(jī)在施工現(xiàn)場(chǎng)

        近日，石化機(jī)械最新研制的XJ2750萬(wàn)米車(chē)載修井機(jī)順利完成多次試驗(yàn)，在順北油氣田5-5H井投入使用，成功填補(bǔ)了超深層修井作業(yè)裝備領(lǐng)域的空白，標(biāo)志著我國(guó)修井工程技術(shù)與裝備水平進(jìn)入萬(wàn)米深層時(shí)代。

        近年來(lái)，深層、深水、非常規(guī)油氣勘探開(kāi)發(fā)逐漸成為主流，對(duì)油氣裝備提出了更高要求。深9000多米的超深層油氣井，井底壓力大、溫度高，開(kāi)采難度大。沒(méi)有過(guò)硬的修井裝備，油氣井就無(wú)法及時(shí)恢復(fù)生產(chǎn)，油氣勘探開(kāi)發(fā)的整體經(jīng)濟(jì)效益就得不到保障。石化機(jī)械因需而為、積厚成器，不斷在修井裝備等領(lǐng)域做優(yōu)做強(qiáng)，為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量勘探開(kāi)發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

        創(chuàng) 新.做優(yōu)做強(qiáng)修井裝備技術(shù)

        油氣井在生產(chǎn)過(guò)程中隨時(shí)可能發(fā)生故障，造成減產(chǎn)甚至停產(chǎn)。這時(shí)就需要修井機(jī)出馬，用于起下鉆具、清理井筒、修復(fù)井口裝置等，保障油氣開(kāi)采順利進(jìn)行。

國(guó)外作業(yè)裝備以國(guó)民油井華高（NOV）開(kāi)發(fā)的C系列修井機(jī)為代表，采用自走或拖掛式底盤(pán)結(jié)構(gòu)，最大鉤載57~181噸，整機(jī)結(jié)構(gòu)輕便、操作使用人性化、維護(hù)保養(yǎng)方便，能夠?qū)崿F(xiàn)快速移運(yùn)和安裝，但同時(shí)也存在交貨期長(zhǎng)、價(jià)格高昂、提升作業(yè)能力滿足不了深井作業(yè)需求等問(wèn)題。

        面對(duì)“卡脖子”難題，以石化機(jī)械、南陽(yáng)二機(jī)等為代表的國(guó)內(nèi)企業(yè)經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積累和創(chuàng)新發(fā)展，完成了修井裝備研發(fā)從0到1、從1到N的轉(zhuǎn)變，技術(shù)水平不斷提升、產(chǎn)品系列不斷完善，如今已實(shí)現(xiàn)了整體與跨國(guó)公司并跑，在網(wǎng)電儲(chǔ)能電驅(qū)修井機(jī)、超深井修井機(jī)、井口管柱自動(dòng)化處理裝備等方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

        “科技創(chuàng)新要有技術(shù)底座和底層邏輯，不能單打獨(dú)斗、眉毛胡子一把抓。對(duì)石化機(jī)械而言，就是要聚焦聚力發(fā)展超高壓結(jié)構(gòu)技術(shù)、超高硬材料技術(shù)、超高能控制技術(shù)、超高精制造技術(shù)，加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，做出特色優(yōu)勢(shì)。”石化機(jī)械董事長(zhǎng)、黨委書(shū)記王峻喬說(shuō)。

        40多年的深耕，石化機(jī)械歷經(jīng)技術(shù)引進(jìn)、消化吸收和自主研發(fā)，在修井裝備賽道上跑出了“加速度”。特別是“十四五”以來(lái)，在“四超”技術(shù)的加持下，該公司認(rèn)真踐行國(guó)家數(shù)字化戰(zhàn)略、綠色化戰(zhàn)略，組建跨專(zhuān)業(yè)研發(fā)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，以保持修井機(jī)優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)為目標(biāo)，攻克了修井機(jī)一體化移運(yùn)、天車(chē)偏移較大、主車(chē)集成難度大等難題，研制出轉(zhuǎn)場(chǎng)拆裝快速、作業(yè)高效經(jīng)濟(jì)的裝備，使修井機(jī)向更大鉤載、更大功率發(fā)展，從傳統(tǒng)柴油驅(qū)動(dòng)到油電混動(dòng)、全電驅(qū)動(dòng)，從常規(guī)多人配合操作到井口無(wú)人化自動(dòng)管柱處理，從多功能模塊配置到一體式高效集成配套，不斷拓展自動(dòng)化修井裝備新功能，擦亮“智能低碳”底色。

        “在更深、更古老層系尋找資源戰(zhàn)略接替區(qū)，是我國(guó)油氣行業(yè)保障能源安全的必然選擇，超深層特深層已成為我國(guó)油氣重大發(fā)現(xiàn)主陣地。要更好服務(wù)‘深地工程’，修井裝備的研發(fā)制造必須跟上。”石化機(jī)械修井裝備研發(fā)負(fù)責(zé)人李哲說(shuō)。

        秉承這樣的信念，石化機(jī)械加快研發(fā)步伐，XJ900全電驅(qū)修井機(jī)、XJ900網(wǎng)電儲(chǔ)能修井機(jī)、XJ1350DB和XJ1600DB全電驅(qū)修井機(jī)、XJ2750萬(wàn)米車(chē)載修井機(jī)等一批國(guó)內(nèi)第一、世界第一的修井機(jī)陸續(xù)面世，助力修井作業(yè)提質(zhì)升級(jí)、油氣勘探開(kāi)發(fā)向更深地層進(jìn)軍。

        追 求.為超深層油氣開(kāi)發(fā)鍛造利器

        近年來(lái)，以中國(guó)石化、中國(guó)石油為代表的能源央企在我國(guó)陸上超深層油氣勘探開(kāi)發(fā)中取得了諸多重大突破，帶動(dòng)我國(guó)超深層油氣勘探開(kāi)發(fā)走在了世界前列。萬(wàn)米車(chē)載修井機(jī)就是代表性裝備成果之一。

        中國(guó)石化順北油氣田是世界上少有的超深油氣藏，平均埋深8000米以上，最深井9300多米。隨著開(kāi)發(fā)深入推進(jìn)，很多8000米以深的油氣井面臨修井難題。在傳統(tǒng)修井機(jī)最大鉤載能力不足的情況下，西北油田被迫采用模塊鉆機(jī)修井的方式，雖然能滿足修井所需，但搬遷周期長(zhǎng)、作業(yè)成本高、安全風(fēng)險(xiǎn)大。

        石化機(jī)械瞄準(zhǔn)超深層油氣井修井作業(yè)裝備技術(shù)空白，組建了以15人為核心的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，通過(guò)充分的技術(shù)準(zhǔn)備和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，不斷增強(qiáng)修井裝備功能、提高作業(yè)效率和安全性。

上面千條線，下面一根針。超深井修井機(jī)總體開(kāi)發(fā)方案是決定裝備研發(fā)成功的關(guān)鍵，必須做好頂層設(shè)計(jì)。

        自2022年7月起，石化機(jī)械研發(fā)人員就駐扎順北油氣田修井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，集中開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，確定裝備關(guān)鍵輸入條件和主要技術(shù)參數(shù)，以此為基礎(chǔ)制定出12種超深井修井機(jī)總體方案，并在公司內(nèi)部組織跨專(zhuān)業(yè)人員多次評(píng)審，遴選出5種更優(yōu)方案，再組織油田現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)家和井場(chǎng)作業(yè)人員共同評(píng)審，最終優(yōu)選出大家公認(rèn)最合適的方案。

        最終方案雖然理論上最優(yōu)，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度著實(shí)不小。既要保障修井機(jī)載荷大幅提升，又要實(shí)現(xiàn)修井機(jī)快速拆裝和轉(zhuǎn)場(chǎng)，如何才能“魚(yú)和熊掌兼得”？石化機(jī)械研發(fā)團(tuán)隊(duì)用行動(dòng)給出了答案。

        經(jīng)過(guò)連續(xù)11個(gè)多月的科研攻關(guān)，2023年7月，世界首臺(tái)萬(wàn)米車(chē)載修井機(jī)橫空出世：八橋重載底盤(pán)最大承載能力達(dá)104噸，較常規(guī)修井機(jī)七橋底盤(pán)提升14.29%，解決了一體化集成和移運(yùn)難題；國(guó)內(nèi)首套快繩拉力最大的車(chē)載絞車(chē)，實(shí)現(xiàn)了大功率絞車(chē)能力提升22%，重量?jī)H增加3.4%；大扭矩動(dòng)力并車(chē)裝置輸入扭矩10626牛·米，比常規(guī)裝置增加近10%；41米大載荷桅桿式井架，外形、重量及作業(yè)天車(chē)位移與常規(guī)裝備相當(dāng)，可隨修井機(jī)一體化移運(yùn)；8米重載高凈空底座的模塊限制在兩個(gè)，拆卸和轉(zhuǎn)場(chǎng)便捷，拆裝時(shí)間可控制在3小時(shí)以?xún)?nèi)。

        為全面驗(yàn)證新型修井機(jī)設(shè)計(jì)性能，研發(fā)團(tuán)隊(duì)還自主研制了配套試驗(yàn)工裝，在出廠前完成系統(tǒng)驗(yàn)證，確保出廠裝備現(xiàn)場(chǎng)可靠。

        2023年9月，萬(wàn)米車(chē)載修井機(jī)在順北油氣田5-5H井開(kāi)始工業(yè)試驗(yàn)，隨后正式投產(chǎn)應(yīng)用。成套裝備4個(gè)模塊運(yùn)到井場(chǎng)，僅6個(gè)小時(shí)就完成了現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試，10天內(nèi)完成了8200米井深側(cè)鉆修井作業(yè)，使用效果良好。

        緊跟實(shí)際需求，石化機(jī)械加快推進(jìn)研發(fā)成果應(yīng)用，量身定制特色修井裝備，目前可生產(chǎn)最大鉤載60～275噸、修井深度500~10000米全系列化車(chē)載作業(yè)裝備，生產(chǎn)制造的自動(dòng)化修井機(jī)、萬(wàn)米超深井修井機(jī)、綠色能源修井機(jī)、沙漠修井機(jī)、海洋修井機(jī)、無(wú)繃?yán)K和自緊繃?yán)K修井機(jī)、雙快繩修井機(jī)等特色裝備已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外油田現(xiàn)場(chǎng)。

        裝備亮點(diǎn)

        ●先進(jìn)核心技術(shù)

        應(yīng)用一體化高效移運(yùn)、八橋越野重載底盤(pán)、大功率輕量化絞車(chē)、大功率動(dòng)力并車(chē)、大載荷桅桿式井架、天車(chē)位移控制及重載高凈空底座等先進(jìn)核心技術(shù)。

        ●特點(diǎn)

        配備動(dòng)力貓道、防噴器移送裝置等自動(dòng)化設(shè)備，具有轉(zhuǎn)場(chǎng)拆安速度快、設(shè)備集成度高、勞動(dòng)強(qiáng)度小、作業(yè)經(jīng)濟(jì)高效等特點(diǎn)。

        ●能力最大

        修井最大鉤載275噸，裝機(jī)功率1320馬力，重載底盤(pán)承載達(dá)103噸，井架凈高41米，能滿足萬(wàn)米超深井重載作業(yè)需求，是國(guó)內(nèi)作業(yè)能力最大的車(chē)載修井機(jī)。

        整裝待發(fā)的SXJ900E全電動(dòng)修井機(jī)

        ■ 在鉆井現(xiàn)場(chǎng)，萬(wàn)米車(chē)載修井機(jī)的投用帶來(lái)了哪些好處？

        華北石油工程鉆井技術(shù)專(zhuān)家 呂家學(xué)：2023年，華北石油工程西部分公司DX602隊(duì)在順北油氣田投用了國(guó)內(nèi)首臺(tái)萬(wàn)米車(chē)載修井機(jī)，結(jié)束了超深井以鉆井機(jī)代替修井機(jī)作業(yè)的歷史，開(kāi)啟了“深地一號(hào)”超深井安全高效修井的新篇章。

        這臺(tái)萬(wàn)米車(chē)載修井機(jī)采用伸縮式桅型井架，鉆臺(tái)配備了液壓貓道、防噴器移送裝置等自動(dòng)化設(shè)備，額定最大載荷為275噸，較普通750修井機(jī)的載重能力增加了100余噸，相當(dāng)于能同時(shí)吊起近50頭6噸重的成年大象。

        與以往使用7000米鉆機(jī)進(jìn)行修井作業(yè)相比，萬(wàn)米修井機(jī)的投用改變了原有的施工作業(yè)方式，帶來(lái)了諸多好處。例如，起放井架等特殊作業(yè)環(huán)節(jié)的流程大幅縮減，標(biāo)準(zhǔn)人員配備減少11人，有效降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度和安全風(fēng)險(xiǎn)、提高了工作效率；在設(shè)備搬遷的過(guò)程中，減少了20余車(chē)次的貨物，設(shè)備安裝達(dá)到開(kāi)鉆水平所用時(shí)間縮短了3天，施工成本降低了30%。

        ■ 面對(duì)深層超深層油氣勘探開(kāi)發(fā)的挑戰(zhàn)，石化機(jī)械應(yīng)如何做好裝備支撐？

        集團(tuán)公司高級(jí)專(zhuān)家 池勝高：我國(guó)深層、超深層油氣資源儲(chǔ)量達(dá)671億噸油當(dāng)量，占全國(guó)油氣資源總量的34%，已成為油氣勘探主陣地，對(duì)我國(guó)能源安全與經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。中國(guó)石化“深地一號(hào)”躍進(jìn)3-3XC井完鉆井深達(dá)9432米，刷新亞洲陸上最深井紀(jì)錄，還部署了順滿1井，設(shè)計(jì)井深10190米。“深地工程”極端環(huán)境、高精度要求、作業(yè)深度、復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)和成本要求等多個(gè)方面，對(duì)油氣裝備提出了新的挑戰(zhàn)。

        當(dāng)前，我國(guó)深層超深層油氣藏勘探開(kāi)發(fā)主力裝備研發(fā)已取得長(zhǎng)足進(jìn)步，12000米鉆機(jī)、XJ2750修井機(jī)、耐245攝氏度混合鉆頭、2500型固井車(chē)等裝備與工具已滿足工程作業(yè)需求。然而，隨著油氣勘探開(kāi)發(fā)向更深層進(jìn)軍，面對(duì)更大作業(yè)負(fù)荷、更高溫更高壓作業(yè)環(huán)境、更高要求綠色高效作業(yè)要求，在役裝備工具仍存在差距。

面向“深地工程”，石化機(jī)械堅(jiān)持“智造大國(guó)重器、服務(wù)能源安全”，瞄準(zhǔn)高水平科技自立自強(qiáng)，不斷做強(qiáng)做優(yōu)自動(dòng)化鉆機(jī)、全電驅(qū)修井機(jī)、儲(chǔ)能修井機(jī)、連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備、鉆完井工具等系列產(chǎn)品，全力開(kāi)發(fā)鉆深能力15000米的自動(dòng)化鉆機(jī)、耐溫260攝氏度的高效鉆頭、全金屬螺桿鉆具、3000型超高壓大功率自動(dòng)化固井裝備等國(guó)之重器，為深層超深層油氣資源安全、規(guī)模、高效勘探開(kāi)發(fā)提供有力裝備保障。

        來(lái)源：中國(guó)石化報(bào)