電混合驅動自動化修井機在施工現(xiàn)場

        近日，石化機械最新研制的XJ2750萬米車載修井機順利完成多次試驗，在順北油氣田5-5H井投入使用，成功填補了超深層修井作業(yè)裝備領域的空白，標志著我國修井工程技術與裝備水平進入萬米深層時代。

        近年來，深層、深水、非常規(guī)油氣勘探開發(fā)逐漸成為主流，對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，開采難度大。沒有過硬的修井裝備，油氣井就無法及時恢復生產(chǎn)，油氣勘探開發(fā)的整體經(jīng)濟效益就得不到保障。石化機械因需而為、積厚成器，不斷在修井裝備等領域做優(yōu)做強，為實現(xiàn)高質量勘探開發(fā)奠定堅實基礎。

        創(chuàng) 新.做優(yōu)做強修井裝備技術

        油氣井在生產(chǎn)過程中隨時可能發(fā)生故障，造成減產(chǎn)甚至停產(chǎn)。這時就需要修井機出馬，用于起下鉆具、清理井筒、修復井口裝置等，保障油氣開采順利進行。

國外作業(yè)裝備以國民油井華高（NOV）開發(fā)的C系列修井機為代表，采用自走或拖掛式底盤結構，最大鉤載57~181噸，整機結構輕便、操作使用人性化、維護保養(yǎng)方便，能夠實現(xiàn)快速移運和安裝，但同時也存在交貨期長、價格高昂、提升作業(yè)能力滿足不了深井作業(yè)需求等問題。

        面對“卡脖子”難題，以石化機械、南陽二機等為代表的國內(nèi)企業(yè)經(jīng)過多年的技術積累和創(chuàng)新發(fā)展，完成了修井裝備研發(fā)從0到1、從1到N的轉變，技術水平不斷提升、產(chǎn)品系列不斷完善，如今已實現(xiàn)了整體與跨國公司并跑，在網(wǎng)電儲能電驅修井機、超深井修井機、井口管柱自動化處理裝備等方面達到國際領先水平。

        “科技創(chuàng)新要有技術底座和底層邏輯，不能單打獨斗、眉毛胡子一把抓。對石化機械而言，就是要聚焦聚力發(fā)展超高壓結構技術、超高硬材料技術、超高能控制技術、超高精制造技術，加快發(fā)展新質生產(chǎn)力，做出特色優(yōu)勢。”石化機械董事長、黨委書記王峻喬說。

        40多年的深耕，石化機械歷經(jīng)技術引進、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，在“四超”技術的加持下，該公司認真踐行國家數(shù)字化戰(zhàn)略、綠色化戰(zhàn)略，組建跨專業(yè)研發(fā)創(chuàng)新團隊，以保持修井機優(yōu)勢結構為目標，攻克了修井機一體化移運、天車偏移較大、主車集成難度大等難題，研制出轉場拆裝快速、作業(yè)高效經(jīng)濟的裝備，使修井機向更大鉤載、更大功率發(fā)展，從傳統(tǒng)柴油驅動到油電混動、全電驅動，從常規(guī)多人配合操作到井口無人化自動管柱處理，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油氣重大發(fā)現(xiàn)主陣地。要更好服務‘深地工程’，修井裝備的研發(fā)制造必須跟上。”石化機械修井裝備研發(fā)負責人李哲說。

        秉承這樣的信念，石化機械加快研發(fā)步伐，XJ900全電驅修井機、XJ900網(wǎng)電儲能修井機、XJ1350DB和XJ1600DB全電驅修井機、XJ2750萬米車載修井機等一批國內(nèi)第一、世界第一的修井機陸續(xù)面世，助力修井作業(yè)提質升級、油氣勘探開發(fā)向更深地層進軍。

        追 求.為超深層油氣開發(fā)鍛造利器

        近年來，以中國石化、中國石油為代表的能源央企在我國陸上超深層油氣勘探開發(fā)中取得了諸多重大突破，帶動我國超深層油氣勘探開發(fā)走在了世界前列。萬米車載修井機就是代表性裝備成果之一。

        中國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。隨著開發(fā)深入推進，很多8000米以深的油氣井面臨修井難題。在傳統(tǒng)修井機最大鉤載能力不足的情況下，西北油田被迫采用模塊鉆機修井的方式，雖然能滿足修井所需，但搬遷周期長、作業(yè)成本高、安全風險大。

        石化機械瞄準超深層油氣井修井作業(yè)裝備技術空白，組建了以15人為核心的研發(fā)團隊，通過充分的技術準備和現(xiàn)場實踐，不斷增強修井裝備功能、提高作業(yè)效率和安全性。

上面千條線，下面一根針。超深井修井機總體開發(fā)方案是決定裝備研發(fā)成功的關鍵，必須做好頂層設計。

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

        最終方案雖然理論上最優(yōu)，但實現(xiàn)起來難度著實不小。既要保障修井機載荷大幅提升，又要實現(xiàn)修井機快速拆裝和轉場，如何才能“魚和熊掌兼得”？石化機械研發(fā)團隊用行動給出了答案。

        經(jīng)過連續(xù)11個多月的科研攻關，2023年7月，世界首臺萬米車載修井機橫空出世：八橋重載底盤最大承載能力達104噸，較常規(guī)修井機七橋底盤提升14.29%，解決了一體化集成和移運難題；國內(nèi)首套快繩拉力最大的車載絞車，實現(xiàn)了大功率絞車能力提升22%，重量僅增加3.4%；大扭矩動力并車裝置輸入扭矩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)天車位移與常規(guī)裝備相當，可隨修井機一體化移運；8米重載高凈空底座的模塊限制在兩個，拆卸和轉場便捷，拆裝時間可控制在3小時以內(nèi)。

        為全面驗證新型修井機設計性能，研發(fā)團隊還自主研制了配套試驗工裝，在出廠前完成系統(tǒng)驗證，確保出廠裝備現(xiàn)場可靠。

        2023年9月，萬米車載修井機在順北油氣田5-5H井開始工業(yè)試驗，隨后正式投產(chǎn)應用。成套裝備4個模塊運到井場，僅6個小時就完成了現(xiàn)場安裝和調(diào)試，10天內(nèi)完成了8200米井深側鉆修井作業(yè)，使用效果良好。

        緊跟實際需求，石化機械加快推進研發(fā)成果應用，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米全系列化車載作業(yè)裝備，生產(chǎn)制造的自動化修井機、萬米超深井修井機、綠色能源修井機、沙漠修井機、海洋修井機、無繃繩和自緊繃繩修井機、雙快繩修井機等特色裝備已廣泛應用于國內(nèi)外油田現(xiàn)場。

        裝備亮點

        ●先進核心技術

        應用一體化高效移運、八橋越野重載底盤、大功率輕量化絞車、大功率動力并車、大載荷桅桿式井架、天車位移控制及重載高凈空底座等先進核心技術。

        ●特點

        配備動力貓道、防噴器移送裝置等自動化設備，具有轉場拆安速度快、設備集成度高、勞動強度小、作業(yè)經(jīng)濟高效等特點。

        ●能力最大

        修井最大鉤載275噸，裝機功率1320馬力，重載底盤承載達103噸，井架凈高41米，能滿足萬米超深井重載作業(yè)需求，是國內(nèi)作業(yè)能力最大的車載修井機。

        整裝待發(fā)的SXJ900E全電動修井機

        ■ 在鉆井現(xiàn)場，萬米車載修井機的投用帶來了哪些好處？

        華北石油工程鉆井技術專家 呂家學：2023年，華北石油工程西部分公司DX602隊在順北油氣田投用了國內(nèi)首臺萬米車載修井機，結束了超深井以鉆井機代替修井機作業(yè)的歷史，開啟了“深地一號”超深井安全高效修井的新篇章。

        這臺萬米車載修井機采用伸縮式桅型井架，鉆臺配備了液壓貓道、防噴器移送裝置等自動化設備，額定最大載荷為275噸，較普通750修井機的載重能力增加了100余噸，相當于能同時吊起近50頭6噸重的成年大象。

        與以往使用7000米鉆機進行修井作業(yè)相比，萬米修井機的投用改變了原有的施工作業(yè)方式，帶來了諸多好處。例如，起放井架等特殊作業(yè)環(huán)節(jié)的流程大幅縮減，標準人員配備減少11人，有效降低了員工勞動強度和安全風險、提高了工作效率；在設備搬遷的過程中，減少了20余車次的貨物，設備安裝達到開鉆水平所用時間縮短了3天，施工成本降低了30%。

        ■ 面對深層超深層油氣勘探開發(fā)的挑戰(zhàn)，石化機械應如何做好裝備支撐？

        集團公司高級專家 池勝高：我國深層、超深層油氣資源儲量達671億噸油當量，占全國油氣資源總量的34%，已成為油氣勘探主陣地，對我國能源安全與經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。中國石化“深地一號”躍進3-3XC井完鉆井深達9432米，刷新亞洲陸上最深井紀錄，還部署了順滿1井，設計井深10190米。“深地工程”極端環(huán)境、高精度要求、作業(yè)深度、復雜地質結構和成本要求等多個方面，對油氣裝備提出了新的挑戰(zhàn)。

        當前，我國深層超深層油氣藏勘探開發(fā)主力裝備研發(fā)已取得長足進步，12000米鉆機、XJ2750修井機、耐245攝氏度混合鉆頭、2500型固井車等裝備與工具已滿足工程作業(yè)需求。然而，隨著油氣勘探開發(fā)向更深層進軍，面對更大作業(yè)負荷、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”，石化機械堅持“智造大國重器、服務能源安全”，瞄準高水平科技自立自強，不斷做強做優(yōu)自動化鉆機、全電驅修井機、儲能修井機、連續(xù)油管作業(yè)設備、鉆完井工具等系列產(chǎn)品，全力開發(fā)鉆深能力15000米的自動化鉆機、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化固井裝備等國之重器，為深層超深層油氣資源安全、規(guī)模、高效勘探開發(fā)提供有力裝備保障。

        來源：中國石化報