揭秘中国深海“取火”利器 千锤百炼铸造胜利技术

科技新闻来源：科技日报 2018年04月18日 06:35 A-A+
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　　交接班防辐射检测

　　■聚 焦

　　沙特阿美市场第一口 含辐射井修井作业完工

　　4月上旬，胜利石油工程公司沙特项目部SP124队优质完成了中石化在沙特阿美市场第一口含辐射井FDHL-700井修井作业。

　　FDHL-700井是一口天然放射性物质处理井。天然放射性物质广泛存在于地层中，当石油或天然气从地下开采出来时，少量的天然放射性核素如镭、氧等也会随之采出。而FDHL-700井就是一口专门处理这类放射性物质的注水井。

　　施工前，SP124队与阿美工程师、阿美安全官、甲方监督及辐射监测人员商议探讨，制定了风险控制预案。施工中，强化防辐射安全教育，穿戴齐全防辐射劳保用品，每一步施工严格按照流程操作，确保了施工安全和人身健康。袁滨 乔荟宁摄

　　2018年4月，胜利石油工程公司钻井工艺研究院钻井工具研究所里一片繁忙，技术人员正在为中海油客户定制一批急需交付的专用取心工具。“这已经是近半年来的第二份合同了，”所长裴学良说，“双方之所以建立起密切的合作，要归功于我们自主研发的取心工具在南海成功应用的历史性突破。”

　　去年，中国在南海成功试采可燃冰，蓝鲸一号钻井平台技惊世界的壮举着实让国人扬眉吐气。然而，很少有人知道，中海油海洋石油708深水工程勘探船，也几乎同时成功执行了这一任务，并促成了国产水合物取心技术及工具跃入国际先进行列。

　　前途未卜 国产工具首战深海取样

　　时间回溯到2017年4月26日，中国南海，神狐海域，夜晚变得极不平静，大风六七级，浪高三四米，海洋石油708船如同一叶浮萍，在漆黑的海面上，任由风浪摆布。

　　裴学良晕船晕得厉害，在他历次出海中，这样无助的天旋地转还是头一回，同样命运的还有任红、孙艳军。三个来自胜利钻井院的技术人员，背负着可燃冰取心的艰巨使命，遭遇突如其来的大风，不得不暂停施工，在惊涛骇浪中坚守。

　　此刻，他们距离蕴藏海底的丰富可燃冰矿藏，近在咫尺。

　　船体剧烈摇晃，胃里更是翻江倒海，三个人一连两天水米未进，身体变得虚弱。尤其是任红，船上唯一的女博士，她既特殊又不搞特殊，“就算身体散架，设备也不能散架！”每过一小时都和大家一起检查取心工具是否固定牢靠。

　　再次检查工具，核准各项数据，当钻杆前赴后继，打开了一条直达海底的通道后，迅速投放工具，开泵取样，停泵打捞……所有操作按部就班，一气呵成。

　　裴学良和队员们无疑是最紧张的，无法判断是否取到了理想的样本，内心的压力就如同岩心筒内外的压差，随着工具缓缓上提，越来越大。

　　3个小时后，岩心筒打捞出海，经检测，好消息是压力、温度保住了，工具密闭性经受住了考验，坏消息是取回的样本没有检测到可燃冰。

　　紧接着进行二次取样，同样的操作，同样的等待，还是同样的，没有任何发现。船上的人们不安起来，难道工具下错了位置？

　　再来！裴学良他们二话不说，向藏身海底的可燃冰展开第三次探取。

　　连战连捷 千锤百炼铸造胜利技术

　　连续作战令裴学良他们极度疲惫，但自始至终又是极度亢奋的。多年呕心沥血的研发工作，千百次的试验与挫折，让他们坚信终将创造历史！

　　4月30日23时50分，当第三筒岩心升上甲板，人们纷纷聚拢过来，中海油研究总院吕鑫博士手持检测仪飞快抢到跟前，他瞪大了眼睛，确认再三，“是甲烷，气体达到可燃浓度！”

　　5月1日凌晨1时，708船正式举行点火仪式，当火苗被点燃的一瞬，现场掌声雷动，长长的火焰照亮了项目组成员一张张挂满泪水的笑脸，这是高纯度甲烷燃烧才有的颜色，全体参试人员同时把掌声送给胜利钻井院取心团队。

　　“我们不是唯一一家参与取心作业的单位。”裴学良说，“当时有两口井，我们负责的是第一口。”

　　第二口井取心出了问题，在最后提拉取心筒的环节出现失误，岩心坠落海底。时间不等人，中海油方面当机立断，把第二口井的取心任务也交给胜利钻井院。

　　临危受命，是信任，更是重担。裴学良挂断电话，和队员们说，第一口井一切顺利，第二口井更不能出任何问题。“不然，大家会认为我们是侥幸，是瞎猫碰着死耗子。”

　　施工前，他们一连对工具检查了三遍，近百个环节，小到一个个密封圈，一遍排查下来至少3个小时，他们反复确认，力求万无一失。

　　5月7日，第二口井取心作业开始了，和第一口井一样，裴学良、任红、孙艳军一天一夜没有合眼，凭借第一口井成熟的作业参数，取心操作更加沉着、娴熟。一筒、两筒……先后取上七筒岩心，全程没有一丝纰漏。

　　十年磨剑 小研究院点亮大国梦

　　历史惊人的巧合，10年前的5月1日，中国科学家们借助国外工具，第一次在南海成功采样可燃冰，证实了中国南海蕴藏有丰富的天然气水合物资源。

　　就是自那时起，在全国石油科研院所名录中并不十分抢眼的胜利钻井院，把目光敏锐地投向了广袤的海洋。

　　“可燃冰属于战略资源，不能总依赖国外技术搞勘探开发。”胜利石油工程公司副总经理、时任胜利钻井院院长韩来聚说，“国家的需要，就是我们攻关的方向。”

　　2007年那会，受制于国外技术封锁，几乎查不到公开资料，没有借鉴，漫无头绪，胜利钻井院工具研发团队只能摸着石头过河。

　　五六年时间里，研发团队没有少走弯路，针对工具取心方式、密封方式、保温方式，把能够想到的设计思路，一一呈现在图纸上。然而，希望的小火苗总是被现实无情地浇灭。

　　所有技术瓶颈中，保压技术是困扰团队最久的一个环节，数不清的设计、试制、试验与失败，几乎走进了死胡同。就在团队一筹莫展之际，忙于另一项目的裴学良触类旁通，灵感乍现，他和团队成员连夜画出图纸，火速联系加工样品，不出所料，新的系统保压效果出奇地好。

　　了解井下工具设计的人都十分清楚，“越是小工具，越是大文章。”胜利钻井院钻井工具首席专家吴仲华说，“发挥空间受限，采用常规技术难度很大，要实现同样的功能，更是难上加难。”

　　世上无难事，只怕有心人，胜利钻井院取心人用3年时间，成功研发出保温保压取心装置、带压转移装置、送入回收装置、集气点火装置、冷却装置等一整套工具，全部拥有自主知识产权，先后获得25项专利授权，最终，向国家交出了一份合格的答卷。

　　“如果每个环节的可靠度有99%，那么拥有100个环节的工具可靠度就锐减为36%。”经历了南海探寻可燃冰的裴学良不满足于眼前的成绩，他说，“我们希望工具更短一点，不断简化，无限接近完美。”

　　延伸阅读

　　大规模应用新技术提高采收率

　　科技日报讯 （记者孙明河 通讯员贾玉涛 代俭科）一种新型三次采油技术非均相复合驱先导试验技术，在中石化胜利油田取得突破性进展后，2018年在胜利油田展开大规模应用，动用地质储量2460万吨，增加可采储量近200万吨，采收率提高8.1个百分点，延长特高含水后期老油田经济有效期10年以上。

　　聚合物驱油，作为胜利油田三次采油中最为成熟的技术，早已斐名国内外。该技术自上世纪90年代初先后在胜利油田30个矿场单元推广应用，累计为油田增油1930万吨。然而，在应用十几年后，随着聚合物驱程度的不断增强，油藏的采出程度和含水率日渐接近极限，已有的技术已很难满足进一步大幅度提高采收率的需求。

　　经过多年的探索，一种新型的颗粒状驱油剂“PPG”浮出水面。正是得益于这种小小的颗粒，胜利油田科研人员建成了“PPG+表面活性剂+聚合物”这一非均相复合驱油体系。

　　“PPG”颗粒遇水溶胀，并具有较强黏弹性，膨胀后像橡胶一样有韧性，能够有效封堵油层中的“大孔道”。压力低时，它能够封堵孔道，产生液流转向，增加流体波及面积；压力增大时，它能变形通过孔隙，在油藏中运移，封堵油藏深部的孔喉。

　　该技术在胜利油田孤岛油田中一区Ng3聚驱后油藏实施后，综合含水由98.2%下降到81.3%，最大下降16.9%，提高采收率8.5个百分点，最终采收率达到63.6%，试验区日产油由3.3吨提高到79吨，增油20多倍。

　　2018年，非均相复合驱技术又取得新的突破，研发的新低成本驱油剂适应类型由Ⅰ类油藏推广到了Ⅱ类油藏，进一步扩大了油藏覆盖规模。

　　目前，胜利油田在孤岛、孤东、胜坨和东辛等4个特高含水后期老油田规模化推广5个项目，覆盖水驱和聚合物驱后等2种油藏类型。“十三五”期间，油田将进一步加大非均相复合驱技术推广力度，预计覆盖储量1亿吨以上。