“穿針引線” 叩問深地10000米　“河北造”鉆桿鉆出亞洲最深直井

　　河北經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)記者 袁立朋 弓幸民 通訊員 張保明 劉梅

　　這是一個(gè)值得定格和銘記的時(shí)刻。

　　3月4日14時(shí)48分，經(jīng)過279天的艱苦努力，位于新疆塔克拉瑪干沙漠腹地的中國(guó)石油塔里木油田深地塔科1井，鉆探深度突破10000米。

　　3月4日在新疆塔克拉瑪干沙漠拍攝的深地塔科1井（無人機(jī)照片）。新華社發(fā) 李響 攝

　　這是迄今我國(guó)第一口垂直深度超過10000米的井，不僅再次刷新了亞洲最深井紀(jì)錄，也創(chuàng)造了當(dāng)今世界上鉆探10000米深井用時(shí)最短紀(jì)錄。

　　這標(biāo)志著繼深空、深海探索壯舉之后，我國(guó)在深地鉆探這一領(lǐng)域又實(shí)現(xiàn)重大突破。

　　喜訊傳來，遠(yuǎn)在3000多公里外的河北青縣渤海裝備產(chǎn)業(yè)園一派歡騰，技術(shù)工程師和一線裝備工人相擁而慶。在這場(chǎng)新中國(guó)石油人直面挑戰(zhàn)、極限突破，叩問深地的壯舉中，中國(guó)石油渤海裝備鉆井裝備渤海能克鉆桿有限公司（以下簡(jiǎn)稱“渤海能克”）生產(chǎn)的高端鉆桿“穿針引線”、串聯(lián)裝備，發(fā)揮了不可替代的作用。

　　3月3日，成排渤海能克鉆桿在深地塔科1井井架上備用。新華社發(fā) 李響 攝

　　挑　戰(zhàn)

　　2023年元旦假期剛過，渤海能克就接到一項(xiàng)特殊的任務(wù)，為遠(yuǎn)在新疆沙雅縣的深地塔科1井研發(fā)萬(wàn)米深井專用鉆桿。

　　作為鉆桿技術(shù)研發(fā)負(fù)責(zé)人，渤海裝備鉆井裝備公司科技質(zhì)量中心副主任王顯林覺得“壓力山大”，同時(shí)也油然而生一種沉甸甸的使命感。

　　從祖國(guó)的西北到西南，并不缺少大型含油氣盆地，但這些資源都埋藏極深，以塔里木盆地為例，油氣大多蘊(yùn)藏在6000米以下甚至更深。

　　油氣資源埋藏超過4500米，業(yè)界會(huì)定義為深井；6000米到9000米為超深井；如果超過9000米，則被定義為特深井。

　　與中東地區(qū)眾多深度在5000米以內(nèi)的油氣田相比，位置深、地質(zhì)條件復(fù)雜成為中國(guó)石油工業(yè)不得不面對(duì)的課題，向超深井、特深井進(jìn)軍，成為中國(guó)石油人共同的目標(biāo)。

　　渤海能克研發(fā)營(yíng)銷團(tuán)隊(duì)進(jìn)行萬(wàn)米深井專用鉆桿攻關(guān)會(huì)議。趙鳳波 攝

　　一深生萬(wàn)難。

　　“因?yàn)橐鉀Q超高溫、超高壓、地層易垮塌等極端惡劣和復(fù)雜情況，特深井鉆探成為油氣工程技術(shù)面臨瓶頸最多、難度最大的領(lǐng)域?！蓖躏@林說，具體到此次任務(wù)，難度更是大到難以預(yù)料。經(jīng)過幾億年地殼運(yùn)動(dòng)，塔里木盆地的地層變得支離破碎，其構(gòu)造被地質(zhì)學(xué)家比作“一摞盤子摔碎了，又被踢了幾腳”，屬于“國(guó)內(nèi)僅有，世界少有”的地下巖層組合。

　　“世界上公認(rèn)的鉆完井13項(xiàng)工程難度指標(biāo)系數(shù)，塔里木盆地有7項(xiàng)指標(biāo)名列第一，其他指標(biāo)也均在前列，綜合難度全球罕見。在這里進(jìn)行深地勘探是項(xiàng)涉及地質(zhì)、物探、工程、鉆井等多專業(yè)多學(xué)科的系統(tǒng)性工程?！敝惺退锬居吞锸紫瘜＜摇⑸畹厮?井井長(zhǎng)王春生說。

　　“‘能克’就代表著能克服一切困難！以往國(guó)內(nèi)所有最難打的井，我們都打成功了，這一次，我們沒有理由不贏！”王顯林和大家互相鼓勁。

　　按照要求開發(fā)勘探所需的國(guó)內(nèi)最高鋼級(jí)、最大直徑、最大壁厚的萬(wàn)米深井專用鉆桿，成為擺在攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)面前最大的挑戰(zhàn)。

　　合力鍛造一支“利箭”，探索地下萬(wàn)米深宮的寶貴能源。為高質(zhì)量完成研發(fā)任務(wù)，由技術(shù)、設(shè)備、質(zhì)量、生產(chǎn)部門骨干組成的五個(gè)攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)，在渤海能克誕生。

　　攻　堅(jiān)

　　成如容易卻艱辛。

　　全鈦合金鉆桿、高強(qiáng)度穿越鉆桿、數(shù)字化鉆桿……雖然以往戰(zhàn)績(jī)輝煌，曾創(chuàng)造出填補(bǔ)國(guó)內(nèi)及國(guó)際空白的一系列高端產(chǎn)品，但面對(duì)這個(gè)全新的世界級(jí)技術(shù)難題，攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)一度無從措手。

　　待出廠的渤海能克鉆桿。趙鳳波 攝

　　幾十層樓高的井架，力舉千鈞、宏偉壯觀；鑲嵌金剛石的鉆頭，強(qiáng)力掘進(jìn)，功拔頭籌……深地突進(jìn)中，壯大的場(chǎng)面總是被人銘記，而鉆桿，往往容易被人忽視。

　　但內(nèi)行人知道，在掘進(jìn)萬(wàn)米的工程中，它卻是連接鉆機(jī)地表設(shè)備和井底磨削設(shè)備的高手和承上啟下的關(guān)鍵組件：

　　——鉆機(jī)頂驅(qū)排山倒海般的動(dòng)力，通過它傳遞；

　　——深井鉆探的“血液”鉆井液，通過它源源不斷輸送給鉆頭；

　　——重達(dá)好幾百噸的尾管，靠著它送入……

　　然而，在萬(wàn)米深地，實(shí)現(xiàn)這些談何容易？

　　——萬(wàn)米深井，意味著1000多根鉆桿首尾相連，僅自重就達(dá)350噸，送入尾管時(shí)，懸重會(huì)達(dá)到700噸以上。

　　——外徑168.3毫米的細(xì)細(xì)鉆桿，在承受這些重量的同時(shí)，還要承受近200攝氏度的高溫和130多兆帕的高壓……

　　“看似堅(jiān)硬的金屬管件，進(jìn)入深地，就像一根超長(zhǎng)的面條，變得難以控制。惡劣復(fù)雜的環(huán)境，對(duì)鉆桿的強(qiáng)度、韌性和抗疲勞性提出近乎苛刻的要求。”王顯林說。

　　擺在攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)面前的是一系列難題。

　　渤海能克技術(shù)人員進(jìn)行鉆桿焊縫機(jī)械性能試驗(yàn)。趙鳳波 攝

　　摩擦焊接，就是讓鉆桿接頭以每分鐘600轉(zhuǎn)的速度高速旋轉(zhuǎn)，施加一定的摩擦壓力使旋轉(zhuǎn)的接頭與管體焊接面接觸摩擦，當(dāng)摩擦溫度達(dá)到1200攝氏度時(shí)，再施加頂鍛壓力，讓接頭和管體連接為一體。名為焊接，卻不使用焊接材料，全靠?jī)煞N鋼材在高速高壓下相互摩擦，達(dá)到相互滲透、融合，以提高接頭和管體連接處的整體性能。

　　但是，鉆桿的焊接壁厚達(dá)到前所未有的32毫米，比日常產(chǎn)品多出了近15毫米。這個(gè)厚度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了焊接機(jī)的預(yù)設(shè)值，設(shè)備根本顯示不出運(yùn)行參數(shù)。

　　“機(jī)器不配合，就使笨辦法，人工演算！”王顯林和大家一起重新選擇計(jì)算公式、設(shè)計(jì)算法，再上機(jī)試驗(yàn)，經(jīng)過幾十天晝夜奮戰(zhàn)，成功達(dá)到了焊接強(qiáng)度要求。

　　一山過去一山攔。剛啃了摩擦焊接的硬骨頭，又出現(xiàn)了焊縫熱處理問題。退火——車削焊環(huán)——淬火——回火……每個(gè)過程都做了十幾次調(diào)整，還是不行。

　　這邊心急如焚，前方火燒眉毛。

　　深地塔科1井工作人員在對(duì)接鉆桿。新華社發(fā) 李響 攝

　　深地塔科1井掘進(jìn)非常順利，最快時(shí)每天達(dá)到200多米，眼看著接近8000米，再往下，萬(wàn)米深井專用鉆桿就必須登場(chǎng)了。

　　“那段時(shí)間，我們吃飯時(shí)都不想說話，心里全是技術(shù)問題。睡覺時(shí)，連說夢(mèng)話都是鉆桿、焊接、熱處理……”技師王西華說。

　　經(jīng)過反復(fù)思考，經(jīng)驗(yàn)豐富的高級(jí)工程師王青林說：“是不是淬火時(shí)間和退火時(shí)間的間隔對(duì)性能有影響？”

　　一語(yǔ)點(diǎn)醒夢(mèng)中人，按這個(gè)思路找下去，終于發(fā)現(xiàn)了問題：兩個(gè)工藝間隔過長(zhǎng)，影響了組織應(yīng)力，進(jìn)而降低了焊縫的低溫沖擊韌性。

　　一塊塊骨頭啃下來，一個(gè)個(gè)難關(guān)攻下來。半年的時(shí)間，研發(fā)團(tuán)隊(duì)終于拿下了所有技術(shù)難題，萬(wàn)米深井專用鉆桿最大抗拉能力達(dá)到940噸，完全滿足深地塔科1井現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜作業(yè)環(huán)境需求，其他多項(xiàng)性能指標(biāo)創(chuàng)造國(guó)際最高紀(jì)錄。

　　利箭上弦，蓄勢(shì)待發(fā)。

　　渤海能克鉆桿生產(chǎn)車間。河北經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)記者 弓幸民 攝

　　智　造

　　“萬(wàn)米深井專用鉆桿的研制成功，自動(dòng)化工藝和智慧智造功不可沒！”渤海能克鉆桿制造廠廠長(zhǎng)陳玉松坦言。

　　精工出細(xì)活。

　　淬火提高產(chǎn)品的剛度，回火改善產(chǎn)品的韌性。整個(gè)工藝流程中，熱處理是影響鉆桿強(qiáng)度和韌性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而精準(zhǔn)的溫度和時(shí)間控制，又是關(guān)鍵中的命門。

　　鉆桿加工工藝復(fù)雜，每一處都必須下足繡花功夫，做到精準(zhǔn)精細(xì)，才能保證特種鉆桿極致的品質(zhì)。

　　工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)抓取需要熱處理的鉆桿接頭。河北經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)記者 袁立朋 攝

　　然而，十幾道工序和上百個(gè)環(huán)節(jié)，如何做到每一步都不差毫厘？

　　且看智慧制造大顯身手。

　　在熱處爐前的控制臺(tái)上，一塊屏幕顯示著爐膛內(nèi)7個(gè)區(qū)域的實(shí)時(shí)溫度。幾分鐘過去，各區(qū)域溫度始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，1攝氏度的變化也沒有發(fā)生。陳玉松說，熱處爐內(nèi)的智能控制儀表會(huì)對(duì)燒嘴實(shí)時(shí)糾偏，傳感器精確到0.1攝氏度，只要有偏差就會(huì)糾正。

　　“人還有打盹的時(shí)候，但是智能機(jī)器人卻像忠實(shí)的衛(wèi)兵一樣，0.1攝氏度的偏差都不放過，絕對(duì)按要求精準(zhǔn)完成生產(chǎn)?！标愑袼烧f。

　　正因?yàn)橛辛酥悄軝C(jī)器人的較真碰硬，才保證了鉆桿的品質(zhì)均一：鉆桿接頭螺紋的緊密距偏差控制在0.2毫米內(nèi)；鉆桿接頭和管體的摩擦焊接同心度偏差控制在1.2毫米內(nèi)；鉆桿焊縫熱處理位置偏差控制在2毫米內(nèi)……

　　在車間巡視的技術(shù)人員觀察工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行。河北經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)記者 袁立朋 攝

　　如果生產(chǎn)環(huán)節(jié)考驗(yàn)的是智能機(jī)器人的“鐵面無私”，那么質(zhì)檢環(huán)節(jié)考驗(yàn)的，則是它的“火眼金睛”。

　　每一支鉆桿下線前，都要經(jīng)過全自動(dòng)磁粉探傷、超聲波探傷兩道關(guān)卡。把關(guān)守卡的智能機(jī)器人嚴(yán)陣以待，只要發(fā)現(xiàn)任何哪怕肉眼看不到的小瑕疵和小雜質(zhì)，都會(huì)發(fā)出提示警報(bào)并強(qiáng)制停機(jī)。

　　塔克拉瑪干沙漠腹地的深地塔科1井。新華社發(fā) 李響 攝

　　茫茫大漠、風(fēng)沙漫卷，深地塔科1井從未停止深地鉆探的腳步。智慧又可靠的高品質(zhì)鉆桿，像一條蜿蜒萬(wàn)米的巨龍，串聯(lián)起中國(guó)制造的高端石油勘探裝備，沖刺，沖刺！

　　“今年的全國(guó)兩會(huì)上，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力首次寫入政府工作報(bào)告。渤海能克在大國(guó)工程中積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，在超深井、大位移水平井、頁(yè)巖氣井、抗腐蝕、大口徑、長(zhǎng)距離管道穿越領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。深地塔科1井還在向11100米的目標(biāo)掘進(jìn)，我們技術(shù)創(chuàng)新和數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展的腳步也永遠(yuǎn)不會(huì)停?！敝惺筒澈Ｑb備副總工程師、渤海能克公司總經(jīng)理陳長(zhǎng)青說。