“穿针引线” 叩问深地10000米 “河北造”钻杆钻出亚洲最深直井

　　河北经济日报记者 袁立朋 弓幸民 通讯员 张保明 刘梅

　　这是一个值得定格和铭记的时刻。

　　3月4日14时48分，经过279天的艰苦努力，位于新疆塔克拉玛干沙漠腹地的中国石油塔里木油田深地塔科1井，钻探深度突破10000米。

3月4日在新疆塔克拉玛干沙漠拍摄的深地塔科1井（无人机照片）。新华社发 李响 摄

　　这是迄今我国第一口垂直深度超过10000米的井，不仅再次刷新了亚洲最深井纪录，也创造了当今世界上钻探10000米深井用时最短纪录。

　　这标志着继深空、深海探索壮举之后，我国在深地钻探这一领域又实现重大突破。

　　喜讯传来，远在3000多公里外的河北青县渤海装备产业园一派欢腾，技术工程师和一线装备工人相拥而庆。在这场新中国石油人直面挑战、极限突破，叩问深地的壮举中，中国石油渤海装备钻井装备渤海能克钻杆有限公司（以下简称“渤海能克”）生产的高端钻杆“穿针引线”、串联装备，发挥了不可替代的作用。

3月3日，成排渤海能克钻杆在深地塔科1井井架上备用。新华社发 李响 摄

　　挑战

　　2023年元旦假期刚过，渤海能克就接到一项特殊的任务，为远在新疆沙雅县的深地塔科1井研发万米深井专用钻杆。

　　作为钻杆技术研发负责人，渤海装备钻井装备公司科技质量中心副主任王显林觉得“压力山大”，同时也油然而生一种沉甸甸的使命感。

　　从祖国的西北到西南，并不缺少大型含油气盆地，但这些资源都埋藏极深，以塔里木盆地为例，油气大多蕴藏在6000米以下甚至更深。

　　油气资源埋藏超过4500米，业界会定义为深井；6000米到9000米为超深井；如果超过9000米，则被定义为特深井。

　　与中东地区众多深度在5000米以内的油气田相比，位置深、地质条件复杂成为中国石油工业不得不面对的课题，向超深井、特深井进军，成为中国石油人共同的目标。

渤海能克研发营销团队进行万米深井专用钻杆攻关会议。赵凤波 摄

　　一深生万难。

　　“因为要解决超高温、超高压、地层易垮塌等极端恶劣和复杂情况，特深井钻探成为油气工程技术面临瓶颈最多、难度最大的领域。”王显林说，具体到此次任务，难度更是大到难以预料。经过几亿年地壳运动，塔里木盆地的地层变得支离破碎，其构造被地质学家比作“一摞盘子摔碎了，又被踢了几脚”，属于“国内仅有，世界少有”的地下岩层组合。

　　“世界上公认的钻完井13项工程难度指标系数，塔里木盆地有7项指标名列第一，其他指标也均在前列，综合难度全球罕见。在这里进行深地勘探是项涉及地质、物探、工程、钻井等多专业多学科的系统性工程。”中石油塔里木油田首席专家、深地塔科1井井长王春生说。

　　“‘能克’就代表着能克服一切困难！以往国内所有最难打的井，我们都打成功了，这一次，我们没有理由不赢！”王显林和大家互相鼓劲。

　　按照要求开发勘探所需的国内最高钢级、最大直径、最大壁厚的万米深井专用钻杆，成为摆在攻坚团队面前最大的挑战。

　　合力锻造一支“利箭”，探索地下万米深宫的宝贵能源。为高质量完成研发任务，由技术、设备、质量、生产部门骨干组成的五个攻坚团队，在渤海能克诞生。

　　攻坚

　　成如容易却艰辛。

　　全钛合金钻杆、高强度穿越钻杆、数字化钻杆……虽然以往战绩辉煌，曾创造出填补国内及国际空白的一系列高端产品，但面对这个全新的世界级技术难题，攻坚团队一度无从措手。

待出厂的渤海能克钻杆。赵凤波 摄

　　几十层楼高的井架，力举千钧、宏伟壮观；镶嵌金刚石的钻头，强力掘进，功拔头筹……深地突进中，壮大的场面总是被人铭记，而钻杆，往往容易被人忽视。

　　但内行人知道，在掘进万米的工程中，它却是连接钻机地表设备和井底磨削设备的高手和承上启下的关键组件：

　　——钻机顶驱排山倒海般的动力，通过它传递；

　　——深井钻探的“血液”钻井液，通过它源源不断输送给钻头；

　　——重达好几百吨的尾管，靠着它送入……

　　然而，在万米深地，实现这些谈何容易？

　　——万米深井，意味着1000多根钻杆首尾相连，仅自重就达350吨，送入尾管时，悬重会达到700吨以上。

　　——外径168.3毫米的细细钻杆，在承受这些重量的同时，还要承受近200摄氏度的高温和130多兆帕的高压……

　　“看似坚硬的金属管件，进入深地，就像一根超长的面条，变得难以控制。恶劣复杂的环境，对钻杆的强度、韧性和抗疲劳性提出近乎苛刻的要求。”王显林说。

　　摆在攻坚团队面前的是一系列难题。

渤海能克技术人员进行钻杆焊缝机械性能试验。赵凤波 摄

　　摩擦焊接，就是让钻杆接头以每分钟600转的速度高速旋转，施加一定的摩擦压力使旋转的接头与管体焊接面接触摩擦，当摩擦温度达到1200摄氏度时，再施加顶锻压力，让接头和管体连接为一体。名为焊接，却不使用焊接材料，全靠两种钢材在高速高压下相互摩擦，达到相互渗透、融合，以提高接头和管体连接处的整体性能。

　　但是，钻杆的焊接壁厚达到前所未有的32毫米，比日常产品多出了近15毫米。这个厚度，远远超出了焊接机的预设值，设备根本显示不出运行参数。

　　“机器不配合，就使笨办法，人工演算！”王显林和大家一起重新选择计算公式、设计算法，再上机试验，经过几十天昼夜奋战，成功达到了焊接强度要求。

　　一山过去一山拦。刚啃了摩擦焊接的硬骨头，又出现了焊缝热处理问题。退火——车削焊环——淬火——回火……每个过程都做了十几次调整，还是不行。

　　这边心急如焚，前方火烧眉毛。

深地塔科1井工作人员在对接钻杆。新华社发 李响 摄

　　深地塔科1井掘进非常顺利，最快时每天达到200多米，眼看着接近8000米，再往下，万米深井专用钻杆就必须登场了。

　　“那段时间，我们吃饭时都不想说话，心里全是技术问题。睡觉时，连说梦话都是钻杆、焊接、热处理……”技师王西华说。

　　经过反复思考，经验丰富的高级工程师王青林说：“是不是淬火时间和退火时间的间隔对性能有影响？”

　　一语点醒梦中人，按这个思路找下去，终于发现了问题：两个工艺间隔过长，影响了组织应力，进而降低了焊缝的低温冲击韧性。

　　一块块骨头啃下来，一个个难关攻下来。半年的时间，研发团队终于拿下了所有技术难题，万米深井专用钻杆最大抗拉能力达到940吨，完全满足深地塔科1井现场复杂作业环境需求，其他多项性能指标创造国际最高纪录。

　　利箭上弦，蓄势待发。

渤海能克钻杆生产车间。河北经济日报记者 弓幸民 摄

　　智造

　　“万米深井专用钻杆的研制成功，自动化工艺和智慧智造功不可没！”渤海能克钻杆制造厂厂长陈玉松坦言。

　　精工出细活。

　　淬火提高产品的刚度，回火改善产品的韧性。整个工艺流程中，热处理是影响钻杆强度和韧性的关键环节，而精准的温度和时间控制，又是关键中的命门。

　　钻杆加工工艺复杂，每一处都必须下足绣花功夫，做到精准精细，才能保证特种钻杆极致的品质。

工业机器人自动抓取需要热处理的钻杆接头。河北经济日报记者 袁立朋 摄

　　然而，十几道工序和上百个环节，如何做到每一步都不差毫厘？

　　且看智慧制造大显身手。

　　在热处炉前的控制台上，一块屏幕显示着炉膛内7个区域的实时温度。几分钟过去，各区域温度始终处于稳定状态，1摄氏度的变化也没有发生。陈玉松说，热处炉内的智能控制仪表会对烧嘴实时纠偏，传感器精确到0.1摄氏度，只要有偏差就会纠正。

　　“人还有打盹的时候，但是智能机器人却像忠实的卫兵一样，0.1摄氏度的偏差都不放过，绝对按要求精准完成生产。”陈玉松说。

　　正因为有了智能机器人的较真碰硬，才保证了钻杆的品质均一：钻杆接头螺纹的紧密距偏差控制在0.2毫米内；钻杆接头和管体的摩擦焊接同心度偏差控制在1.2毫米内；钻杆焊缝热处理位置偏差控制在2毫米内……

在车间巡视的技术人员观察工业机器人运行。河北经济日报记者 袁立朋 摄

　　如果生产环节考验的是智能机器人的“铁面无私”，那么质检环节考验的，则是它的“火眼金睛”。

　　每一支钻杆下线前，都要经过全自动磁粉探伤、超声波探伤两道关卡。把关守卡的智能机器人严阵以待，只要发现任何哪怕肉眼看不到的小瑕疵和小杂质，都会发出提示警报并强制停机。

塔克拉玛干沙漠腹地的深地塔科1井。新华社发 李响 摄

　　茫茫大漠、风沙漫卷，深地塔科1井从未停止深地钻探的脚步。智慧又可靠的高品质钻杆，像一条蜿蜒万米的巨龙，串联起中国制造的高端石油勘探装备，冲刺，冲刺！

　　“今年的全国两会上，发展新质生产力首次写入政府工作报告。渤海能克在大国工程中积累了丰富经验，在超深井、大位移水平井、页岩气井、抗腐蚀、大口径、长距离管道穿越领域处于领先地位。深地塔科1井还在向11100米的目标掘进，我们技术创新和数字化转型发展的脚步也永远不会停。”中石油渤海装备副总工程师、渤海能克公司总经理陈长青说。