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“地下蛟龙号”谱写石油钻探新篇章

行业聚焦点中国仪表网2014年03月20日 16:57人气:5608

  中国仪表网讯   2012年6月,蛟龙号在太平洋成功下潜至7062米,让中国人在远洋探索中获得了新的成功。2013年,在中石油西部钻探工程有限公司,一个号称“地下蛟龙号”的设备——“定向井仪器打捞送入装置及控制系统”,为我国石油钻探科技谱写了新的篇章。
  
  之所以拿“定向井仪器打捞送入装置及控制系统”和蛟龙号作比较,是因为2013年10月7日,定向井仪器打捞送入装置及控制系统在深度为3240米井下成功打捞并送入了一套定向井仪器,它所承受的压力是50兆帕。而今年这套系统的目标是下入深度达到6000米的地层打捞定向井仪器,如果这一目标得以实现,它将承受高达150兆帕的地层压力。
  
  目前,定向井仪器打捞送入装置及控制系统已经获得了四项国家专利技术,今年还将申报两项国家发明专利技术。
  
  奉若珍宝的82厘米
  
  要想见到“定向井仪器打捞送入装置及控制系统”并不容易,这套系统被中国石油西部钻探工程有限公司定向井技术服务公司打捞公司奉若珍宝,有专人负责日常保管。工作人员先打开了库房的大门,再从最里面的一间房子里的一个柜子里拿出了被包裹得严严实实的“铁棒锤”,最外面是一层厚厚的泡沫纸,用铁丝捆绑,第二层是防潮的塑料纸,第三层是带有防震气泡的塑料纸。
  
  这是一个长82厘米,重25公斤的钛金柱状体,末端有两个卡扣,用于抓取和安放定向井仪器,在中部40厘米的柱体内安放了传动装置、信号传输装置、定位系统等核心部件。每一次作业完毕后,都会被工作人员擦拭得干干净净,柱体上可以看到一些“伤痕”,这是地层深处留给它的记忆。
  
  中国石油西部钻探工程有限公司定向井技术服务公司打捞公司经理王占珂说,虽然这个仪器的长度只有82厘米,重量只有25公斤,但却是他这大半辈子最为自豪的发明之一。
  
  王占珂说,“定向井仪器打捞送入装置及控制系统”改变了仪器打捞和送入的工作方式,极大程度减轻了钻井工人的劳动强度,同时还在全世界的石油钻井行业中开辟了先河。
  
  定向井技术起源于20世纪初,到20世纪中期得到飞速发展,目前全国各油田已经普遍推广应用。王占珂作了一个形象的比喻:一口定向井很像字母L的形状,钻井队需要先从地面垂直向下钻进,定向井段就是L中的那一横,如何保持这一横不会变成W呢?钻井工人就需要在钻头上安放一个“眼睛”,这个“眼睛”就是定向井仪器。但在高温、高压、情况极端复杂的地下,这个“眼睛”经常会“生病”,甚至会“罢工”,这时就要把“眼睛”从地下取出来,进行“会诊”。
  
  现在的定向井深度在3000米到7000米之间,要想把这个“眼睛”从几千米的地下取出来,就需要把下入井下的钻杆一根一根拉出来(即起下钻),这个活儿既耗时间又耗体力。一口深度为6000米的井进行一次起下钻可能会需要2至3天的时间,如果一切顺利最少也得需要将近两天的时间。
  
  有了“定向井仪器打捞送入装置及控制系统”,这些都变得非常简单了,经过实验证明,使用这套控制系统,对3000米左右的井完成一次“捞眼睛”的过程,只需要四至五个小时。
  
  定向井仪器打捞送入装置及控制系统就是要解决这个困扰了全世界钻井工人几十年的难题。
  
  纸上谈兵四百天
  

  1981年就开始在钻井队工作的王占珂在钻井行业干了30多年,他非常想减少起下钻的次数,“让兄弟们少出点力”。
  
  这种现象引起了中国石油西部钻探工程有限公司定向井技术服务公司经理邹和均的注意,2012年年初的一次会议上,邹和均提出了“捞眼睛”的想法。
  
  王占珂所在的中国石油西部钻探工程有限公司定向井技术服务公司打捞公司干的就是捞东西的活,各种仪器、线缆,甚至是钻头掉进几千米下的井里了,他们就要负责去把这些东西捞回来。
  
  王占珂最初的想法是从行业信息、内部资料、专业网站上找找资料,看看别人怎么弄的。这一找,让他和同事们的心都凉了半截:全世界的钻井工人都在为这个“眼睛”起下钻,谁都没能找到好办法。
  
  王占珂又开始给全国各大石油工程科研机构、院校打电话,找找熟人,让他们给出出主意。这几天打电话的经历又让他有些着急:好几个科研单位都在研究“捞眼睛”的事,有的甚至还着手实施了。
  
  王占珂在网上和电话里给打捞经验非常丰富的四个人讲了讲这项任务,这个临时的科研项目组就算成立了。
  
  大家都有同一个想法,要想弄出世界第一,咱得先“纸上谈兵”。
  
  项目组的人开始根据定向井仪器的大小、尺寸、井型结构、钻具类型等因素筹划“捞眼睛”系统的外形。由于大家都不在一起办公,这个图纸就得在网络上飞来飞去,昨天可能还在克拉玛依市白碱滩区的办公楼里,明天可能就飞到了塔克拉玛干沙漠腹地,后天可能又飞到了哈萨克斯坦的油田里。
  
  从2012年接受任务,到2013年设备样品组装成功,这个图终于在400多天的时间里成形了。
  
  时间的长度和厚度
  
  如果时间有长度的话,那三个小时就是王占珂人生当中最长的三个小时;如果时间有厚度的话,王占珂认为2013年时间的厚度是7240米。
  
  2013年8月5日,王占珂早早地就来到了办公室,虽然手头的工作没处理完,可他却有些心不在焉。
  
  这一天,“定向井仪器打捞送入装置及控制系统”的第一批配件就要到齐了。
  
  为了制造出这样一个前所未有的设备,打捞公司把定向井仪器打捞送入装置及控制系统分成了若干个部分,分别委托给不同的厂家进行加工,有的生产外体,有的生产定位系统,有的提供动力传输系统……在这些厂家的共同努力下,这一年酷热的8月,所有配件都汇聚到了打捞公司。
  
  随着一批又一批的配件到来,组装工作也正式提上了日程。几个非常有经验的工程师被从一线召集回来,开始按照设计图纸进行组装。在一双双粗造的大手的操作下,第一套“定向井仪器打捞送入装置及控制系统”诞生了。
  
  王占珂给邹和均打了个电话,告诉他首套控制系统的样品已经组装完毕,电话那头也传来了抑制不住的笑声。
  
  2013年9月2日12时,1000多米的电缆系着82厘米长的“定向井仪器打捞送入装置及控制系统”,从钻杆中放了下去。仪器和电缆在直径只有127毫米的钻杆中不断下降,混着泥浆、各类试剂,向下寻找着出了问题的“眼睛”。
  
  操作手归顺平小心翼翼地按着几个开关,屏幕上一串串数字不断更新着,房间里除了轻微按动开关的声音,听不到其它任何声音。
  
  1小时10分钟后,定向井仪器打捞送入装置及控制系统成功下入深度为1100米的井底,并抓取了定向井仪器。仪器很快就被修好了,定向井仪器打捞送入装置及控制系统开始了最关键的环节:将“眼睛”送还给钻头。
  
  14时35分,定向井仪器打捞送入装置及控制系统带着“眼睛”再次进入钻杆。操作间里再次静了下来,大家都知道,把“眼睛”捞出来并不难,但是要把“眼睛”再送回去,这可是钻井史上的第一次。
  
  2小时40分钟后,电脑屏幕上多出来了几组数据,看到这里,大家悬着的心终于放下来了,这意味着定向井仪器已经成功放回到了钻头上,“眼睛”再次开始工作。
  
  王占珂说,打捞定向井仪器和安放定向井仪器的过程就有点像从笔帽中把钢笔拔出的过程,在井下高温、高压、复杂的环境中有很多因素制约着作业,在抓取和安放的过程中,都需要再施加一些外力,不然即便把定向井仪器安放到了原位,它也不会工作。
  
  这次试验中,“定向井仪器打捞送入装置及控制系统”入井深度为1100米,承受的最大压力是13.5兆帕,最高温度是23摄氏度,共耗时三小时。如果按照传统的方式进行起下钻,耗时至少在半天。
  
  “我今年已经54岁了,干不了几年就该退休了,能在退休之前弄出个世界第一,啥时候想起来都挺自豪的。”王占珂说。
  
  从9月2日第一次试验到11月7日的60多天里,“定向井仪器打捞送入装置及控制系统”先后四次入井实施作业,入井深度从最初的1100米不断加深,最深为3240米,温度和压力也不断攀升,最高温度上升到了80摄氏度,最高压力达到了50兆帕。
  
  但王占珂还没有完全满足,今年他的目标是能够让这套仪器下入到距离地面6000米以下的井底实施作业,这个深度的温度将会达到150摄氏度,最高压力将会上升到100多兆帕。
  
  在看不见、摸不着的地下,这个可以与蛟龙号相媲美的设备能走多远,这是一个没有人知道的答案,更是一个所有人都想知道的答案。
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