宮 柯

穿石利器話“慶矛”

宮 柯

當代勘探開發(fā)油氣田，雖然井越鉆越深，易于開采的油氣層卻越來越少。為了獲得預期產(chǎn)能，世界各產(chǎn)油國競相運用高科技手段研究臨門一腳的油氣層射孔，深穿透、無污染、低傷害的射孔器材成為國際市場上的寵兒。我國生產(chǎn)的“慶矛”牌系列產(chǎn)品被譽為“王者之劍”，名冠五洲，大放溢彩。光鮮奪目的背后是一條艱難曲折的創(chuàng)新之路，回望原始的起點，需要把時光的指針撥回到半個世紀以前。

建國初期我國沒有自己的產(chǎn)品，在大西北發(fā)現(xiàn)的幾處小油田上主要使用蘇聯(lián)援助的射孔器材。上個世紀50年代后期開始照葫蘆畫瓢進行仿制，其中58-65型有槍身射孔彈雖然定型生產(chǎn)，但是沒有脫離原設計固有的缺陷，盡管射孔彈的威力很大，但是易造成套管變形或產(chǎn)生裂縫。1964年停止使用后改用對套管損傷程度相對比較輕的57-103型射孔彈，仍然不盡如人意。這種射孔彈雖然在蘇聯(lián)原設計的基礎上有所改進，還是保留了有槍身射孔的傳統(tǒng)模式，受槍身的幾何尺寸和投送電纜的承載能力限制，下井一次僅能射開2米井段，鉆遇油層厚度累計數(shù)十米的生產(chǎn)井大都需要連續(xù)作業(yè)幾十個小時才能射完。繁瑣的低效率，極易在打開油氣層后誘發(fā)井噴事故，即便沒有發(fā)生井噴，先被打開的油氣層由于受壓井液浸泡的時間比較長，也會受到二次污染降低產(chǎn)能。上個世紀60年代中期，生產(chǎn) 57-103型射孔槍的材料還十分短缺，必須使用制造高射炮的無縫鋼管加工槍身，不僅成本極高而且壽命還很短，平均下井3.5次就得更新。國產(chǎn)的射孔器材無疑是制約石油工業(yè)快速發(fā)展的短板， 1965年石油工業(yè)部決定在大慶油田成立射孔器材研發(fā)制造中心，從此結(jié)束了模仿制造，向自主創(chuàng)新的征程跨出第一步。

大慶油田勘探開發(fā)研究院地球物理所的工程師們成為研發(fā)新型射孔器材的主力，他們突破蘇聯(lián)的設計框架，結(jié)合大慶油田的地質(zhì)特征和井身結(jié)構(gòu)，提出了無槍身射孔的新穎思路，在當時第五機械工業(yè)部763廠的協(xié)助下，于1968年的7月取得了試驗成功。這種無槍身的射孔彈裝藥量是58-65型的二分之一，穿透能力比57-103型增加20%，不僅減輕了對套管的傷害程度還可以連成十來米的長串實現(xiàn)大段射孔，提高效率3倍以上。1968年8月定型的時候正值“文化大革命”高潮期，取名“文革一號”，隨之批量生產(chǎn)，供應全國。

1974年大慶油田重啟勘探，在長垣外圍新發(fā)現(xiàn)的油氣層射孔中暴露出“文革一號”的致命弱點，耐不住65℃以上的井溫，在井深超過1200米的條件使用射孔深度大打折扣，導致誘導油流不暢。射孔器材研究小組再度攻關，采用耐高溫炸藥，高頻陶瓷彈殼，于1976年試制成功了耐溫120℃、承壓40兆帕斯卡、適用1500～2000米井深的WD73-40型無槍身射孔彈。在地面水泥靶上檢驗，發(fā)射率大于95%，射出的7毫米孔洞深度超過65毫米，與國內(nèi)外生產(chǎn)的同類產(chǎn)品比較拔得頭籌。1978年，大慶射孔彈廠研發(fā)的中深井射孔器材系列產(chǎn)品獲得全國科學大會頒獎。

此后，大慶油田射孔彈研發(fā)步入了穩(wěn)健發(fā)展的快車道，幾年一個臺階，不斷推陳出新，1988年升格為國家射孔器材檢測中心，建成了APIRP43流動實驗室、射流高速攝像測量實驗室等基礎設施，以射孔彈為核心的器材研發(fā)手段居于國內(nèi)領先水平。1990年催生出YD-89型深穿透射孔彈，在混凝土靶上試驗首次突破了400毫米大關，以455.2毫米的孔深揚名四方。然而，這個記錄僅僅保持了兩年又被YD127-Ⅱ型彈突破，1992年達到500毫米，1994年躍升到嘆為觀止的786毫米。并且射孔直徑也由7毫米擴展到13毫米，最大值達到20毫米。由于對套管的傷害輕微，每米的射孔密度也由20孔增加到36孔。射孔器材的大踏步升級，促使油氣田勘探發(fā)現(xiàn)了一批致密性地層蘊藏的儲量，同時也為開發(fā)這類油氣層提供了洞開頑石的利器。

經(jīng)過30多年的持續(xù)追趕，具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的中國油氣田專用射孔器材在21世紀的前夜沖到世界領先的前沿。目前大慶油田是國內(nèi)規(guī)模最大的研發(fā)、生產(chǎn)、檢驗基地，誕生在這里的四大系列51個品種的射孔器材擁有一個共同的注冊商標——“慶矛”。在與世界各大石油公司的激烈競爭中，“慶矛”以銳不可當?shù)淖吭狡焚|(zhì)占據(jù)了非洲、中東、西亞等產(chǎn)油國的市場份額，每年有二分之一的產(chǎn)量銷往海外。