文／本刊記者 盧凱瑞／李江輝

勝利鉆井院自主研發(fā)的“DREAM”系列鉆井管柱自動(dòng)化處理系統(tǒng)，讓鉆井作業(yè)更加高效、安全。

春節(jié)前，由中國(guó)石化勝利石油工程公司鉆井工藝研究院（以下簡(jiǎn)稱勝利鉆井院）自主研發(fā)的“DREAM”鉆井管柱自動(dòng)化系統(tǒng)已在中原石油工程公司4個(gè)井隊(duì)完成配套。其中，首秀70357 鉆井隊(duì)已順利進(jìn)行4 口井施工，累計(jì)進(jìn)尺達(dá)11000 多米，產(chǎn)品使用可靠穩(wěn)定，得到了甲方的高度贊揚(yáng)。

“‘DREAM’是我們的名片，也是我們實(shí)現(xiàn)鉆井管柱操作自動(dòng)化的夢(mèng)想和目標(biāo)?！眲倮凸こ坦靖笨偣こ處熂驺@井院院長(zhǎng)周延軍說，“鉆井管柱自動(dòng)化處理系統(tǒng)是對(duì)常規(guī)鉆井作業(yè)方式的一次變革，讓鉆井作業(yè)邁向自動(dòng)化，讓鉆井作業(yè)更加安全、高效?！?/p>

●“DREAM”鉆井管柱自動(dòng)化系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用可靠穩(wěn)定。 供圖/勝利鉆井院

解放人工

不攀高峰，不知其艱難；不臨井場(chǎng)，不知石油工人之偉大！

烈日炎炎下，鉆井工人用雙手抬起沉重的鉆桿，協(xié)助將鉆桿吊上井架；刺骨寒風(fēng)中，二層臺(tái)的井架工在數(shù)十米高空中艱難地移動(dòng)鉆桿、鉆鋌；雨雪霏霏時(shí)，平臺(tái)飛濺的泥漿染黑了鉆工鮮紅的工裝……

“石油鉆井現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)主要依靠人工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作環(huán)境惡劣，特別是在管柱輸送、上卸扣、起下鉆等作業(yè)環(huán)節(jié)，存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)。”勝利鉆井院石油機(jī)械研究所副所長(zhǎng)李進(jìn)付說。

通過“機(jī)器代人”改變現(xiàn)有鉆井作業(yè)方式，是勝利鉆井院石油機(jī)械研究所持之以恒的一個(gè)“DREAM”。

“為鉆井工人提供更舒適的工作環(huán)境，自動(dòng)化設(shè)備是必不可少的。這是我們技術(shù)攻關(guān)的初心?！眲倮@井院副總工程師兼石油機(jī)械研究所所長(zhǎng)蔡文軍表示。

隨著鉆機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外一些新型鉆機(jī)、海洋鉆井平臺(tái)都配套了相應(yīng)的鉆機(jī)自動(dòng)化裝備，實(shí)現(xiàn)了鉆進(jìn)、起下鉆、上卸扣、管柱排放等鉆井作業(yè)的自動(dòng)化，只需兩人在司鉆房即可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)“無人接管”作業(yè)，大大降低現(xiàn)場(chǎng)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

但是，由于價(jià)格昂貴，購(gòu)買國(guó)外產(chǎn)品無異于任人宰割。研究屬于自己的“鉆機(jī)自動(dòng)化裝備”，勝利鉆井院石油機(jī)械研究所開始了披荊斬棘之路。

2009 年，在鉆機(jī)裝備自動(dòng)化發(fā)展的大趨勢(shì)下，勝利鉆井院決心從鉆井管柱自動(dòng)化入手，改變鉆井過程中高強(qiáng)度、高風(fēng)險(xiǎn)的作業(yè)環(huán)節(jié)。圍繞鉆井管柱自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備，先后開展國(guó)家“863”、中國(guó)石化集團(tuán)公司、中石化石油工程公司等級(jí)別的11 項(xiàng)課題進(jìn)行專項(xiàng)研究與技術(shù)攻關(guān)。

十年磨劍

冰凍三尺，非一日之寒。鉆井管柱自動(dòng)化系統(tǒng)的攻關(guān)，非一日就可功成。

管柱輸送、上卸扣、起下鉆，這些復(fù)雜繁重的環(huán)節(jié)，每一步都需要人工操作完成，無疑是實(shí)現(xiàn)管柱自動(dòng)化的關(guān)鍵所在。勝利鉆井院研究團(tuán)隊(duì)將這些技術(shù)列為攻關(guān)重點(diǎn)。

從此，研究團(tuán)隊(duì)“迎著朝陽來，追著落日歸”的工作節(jié)奏發(fā)生了改變，忙起來就沒一個(gè)確定的下班時(shí)間。

每一天，研究人員都在想如何將鉆桿運(yùn)上十幾米乃至數(shù)十米高的井架，如何讓顫顫巍巍吊起來的鉆桿與深入地下的部分準(zhǔn)確連接……

“在研制自動(dòng)傳送鉆桿的動(dòng)力貓道時(shí)，一次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，往井架上傳送鉆桿的裝置出現(xiàn)故障，鉆桿與設(shè)備一下砸了下來，萬幸的是由于試驗(yàn)前進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分析，制定了應(yīng)急預(yù)案，沒有發(fā)生安全事故。”李進(jìn)付回憶說。

在全所上下的共同努力下，鉆井管柱自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)攻關(guān)不斷取得進(jìn)展。依托科研課題，通過自主攻關(guān)，研究團(tuán)隊(duì)研制了動(dòng)力貓道、二層臺(tái)排管裝置、泥漿防濺盒、液壓動(dòng)力集成系統(tǒng)、司鉆集成控制系統(tǒng)等自動(dòng)化核心設(shè)備；通過合作研發(fā)，定制了適用現(xiàn)場(chǎng)集成配套的鐵鉆工，并優(yōu)選了動(dòng)力卡瓦、液壓吊卡等井口自動(dòng)化工具，形成了鉆機(jī)管柱自動(dòng)化集成配套技術(shù)。

2019 年，在前期工作基礎(chǔ)上，石油機(jī)械研究所又對(duì)管柱自動(dòng)化處理系統(tǒng)及關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)完善，研制了基于一體化司鉆椅的鉆機(jī)集成控制系統(tǒng)，形成了DREAM-II 鉆井管柱自動(dòng)化操作系統(tǒng)。

DREAM-II 鉆井管柱自動(dòng)化操作系統(tǒng)，累計(jì)獲得3 項(xiàng)發(fā)明專利、20 余項(xiàng)實(shí)用新型專利，并獲得中國(guó)石化首屆創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽優(yōu)勝獎(jiǎng)、石油石化科技成果轉(zhuǎn)化與推介會(huì)銀獎(jiǎng)、勝利石油工程公司科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)等多項(xiàng)榮譽(yù)。2020 年12 月，通過了山東省科技廳組織的技術(shù)與產(chǎn)品鑒定，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

功成勝利

十年磨一劍，勝利鉆井院打破了國(guó)外技術(shù)壟斷，在鉆機(jī)管柱自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，具備了鉆機(jī)自動(dòng)化升級(jí)改造和集成配套能力。

目前，DREAM 系列管柱自動(dòng)化操作系統(tǒng)已在中石化石油工程公司推廣8 套、各類單元設(shè)備50 余臺(tái)，其中動(dòng)力貓道39臺(tái)，7 臺(tái)銷往沙特市場(chǎng)。

在黃河鉆井50207 隊(duì)的施工現(xiàn)場(chǎng)，司鉆房的主副司鉆坐在舒適的座椅上，雙眼注視前方的大屏幕，兩手輕輕操作手柄，鉆井作業(yè)過程中的起下鉆、接單根等作業(yè)全部自動(dòng)完成，復(fù)雜繁重的人工操作消失在了歷史的故紙堆里。

“與傳統(tǒng)鉆井設(shè)備相比，該裝置減少了操作人員數(shù)量，由之前的5～6 人減少到2～3 人。使用中，因操作人員不再直接接觸管柱，遠(yuǎn)離危險(xiǎn)區(qū)域，從本質(zhì)上保證了崗位操作人員的人身安全?！辈涛能娊榻B說，“鉆井管柱自動(dòng)化操作系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)起下鉆效率15～20 柱/小時(shí)，與一支熟練井隊(duì)的工作效率相當(dāng)，同時(shí)大大降低了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，具有顯著的經(jīng)濟(jì)性、可靠性與安全性?！?/p>

2021 年初，勝利鉆井院自主研發(fā)的國(guó)內(nèi)首臺(tái)純電動(dòng)二層臺(tái)自動(dòng)排管裝置在中石化西南工區(qū)最深探井元深1 井使用，實(shí)現(xiàn)了鉆井作業(yè)二層臺(tái)的無人化操作，目前已順利完成一開鉆進(jìn)。

承鉆方中原石油工程公司鉆井二公司90127 鉆井隊(duì)發(fā)來感謝信，稱該裝備將人員從繁重危險(xiǎn)的操作中解放出來，為高效安全實(shí)施鉆井作業(yè)提供了堅(jiān)實(shí)保障。

在東營(yíng)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，勝利鉆井院新建了5000 平方米車間、2000 平方米室外場(chǎng)地，為自動(dòng)化單元設(shè)備的組裝、測(cè)試及系統(tǒng)聯(lián)調(diào)提供了優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)環(huán)境。勝利鉆井院有信心，也有能力讓常規(guī)鉆井作業(yè)實(shí)現(xiàn)一次大的變革。