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龙游九渊得利器 犹叹渤海赤子心 ——中国石油渤海钻探研发“BH-RSS旋转导向系统”纪实

2024-12-12 09:14:00    来源:能源科技

赵振月 徐恩宏 李 倩 汤思琪 武芮名

在筚路蓝缕、艰苦卓绝的中国石油发展史上,从来不缺少英雄的身影。

他们或迎难而上,将个人命运深深融入我国的石油事业当中

他们或坚韧不拔,在百舸争流的浩瀚之洋犁出波澜壮阔的航迹。

怀揣着红色底蕴与石油情怀,中国石油渤海钻探工程有限公司让定向井技术“摇篮”的旗帜在渤海之滨高高飘扬

从戈壁荒滩到莽莽草原,从蔚蓝海洋到高原大川,渤海钻探定向井人栉风沐雨、砥砺前行,为15个国家、全国20余个油田提供了2.6万口各类型定向井技术服务。定向井技术中有一款利器——“BH-RSS旋转导向系列”。

10多年来,渤海钻探攻坚克难,积极研发旋转导向系统BH-RSS 1.0BH-RSS 2.02024年,具有完全自主知识产权的旋转导向系统BH-RSS 3.0顺利通过验收,并在钻探定向井施工中推广应用,发挥了强有力且不可替代的作用。


潜龙深蓄力,破困局

2024828日,骄阳似火。

渤海钻探工程有限公司定向井技术服务分公司党委书记、总经理朱劲松难掩兴奋之情,正在向渤海钻探工程有限公司党委汇报带领科研团队自主研发的BH-RSS旋转导向系统”最新试验情况该公司自主研发的BH-RSS旋转导向系统4种仪器组合,在新疆、内蒙古、天津3个区域的4种井型同时施工,脉冲信号稳定、数据传输精准,全程无任何故障,“丝滑”完工。

“在板深20-19井,我们采用自研旋转导向挂接方位电阻率成功施工,是国内唯一一家可以实现旋转导向挂接方位电阻率的公司。”朱劲松说道。

RSS是旋转导向系统的英文缩写,而BH-RSS则是渤海钻探工程有限公司自主研发的旋转导向系统的英文缩写。BH-RSS作为该公司的“两大重器”之一,其研发过程可谓“十年寒窗无人问,一举成名天下知”,而实现突破的背后则是不为人知的艰辛旅程。

关于BH-RSS旋转导向系统”的研发,还要从“卡脖子”的技术封锁说起。

在油气勘探开发工程领域,旋转导向系统可谓是一件“神兵利器”。如果说传统的定向钻进方式是用“钉钉子”的方式直接向坚硬的地层钻进,那么,旋转导向的钻进方式就是“电钻”,能极大提升钻井效率。 

面对水平井、大位移井等高难度井和深井,不可或缺、无法替代的钻井技术——旋转导向系统被誉为石油工程技术“皇冠上的明珠”。

就是这颗闪耀的明珠,却长期被国外公司垄断,“只租不卖”的限制使渤海钻探只能从国外租赁,并支付高昂的租赁费用。

想要突破困局,就需要破而后立的勇气与智慧。

当时,国外应用旋转导向系统已有十几年,因其钻速高、轨迹平滑、时效高等特点,国内一些甲方指定要求应用这种仪器。

技术受制于人,除了要支付高额的费用外,还给日常生产带来极大的不便,渤海钻探工程有限公司决定改变这种局面。

渤海钻探工程有限公司指派定向井技术服务分公司挂帅,成立攻坚组,研发出属于我们自己的旋转导向工具。

渤海钻探定向井技术服务分公司由原石油工业部于1982年筹建,1985年正式成立,是定向井技术人才的摇篮。

摇篮想要续写今日传奇,就必须拿下旋转导向技术,手握利器,才能披荆斩棘。

2009年到2019年的10年间,在高级技术专家魏春明的带领下,公司开启了旋转导向1.0的合作研发之路。

在旋转导向系统中,信号传输编解码平台与导向头是其中最为核心的技术。这些核心技术完全掌握在外企手中,而他们拒绝向我们透露任何细节。

科研人员毫不气馁,通过认真分析,发现进口仪器工具连接和传输方式复杂,抗干扰能力差,结构不合理。攻坚组克服技术限制等重重阻力,研制出了井下单总线FSK传输技术,搭建起BH(渤海)旋转导向信号传输编解码平台。但是,骄傲的外方并不认同,坚持使用他们自己的传输方式。

2011年,旋转导向系统首次下井试验,就出现了严重的灌浆事故,造成整串仪器报废。而其根本原因,竟是外方的平台存在致命缺陷。这一次,不得不同意更换BH编解码平台,并开放数据传输协议。至此,渤海钻探成功攻克第一个核心技术。

此后几年间,攻坚组致力于旋转导向系统的整体研发与现场试验,终于在2017年通过项目验收,实现了旋转导向工具从无到有的突破。

由于外企的导向头本身存在结构缺陷,实际应用效果不好,仪器下井后托压严重,不适合进行大位移和水平井施工。

BH-RSS 1.0虽然没有形成规模化应用,但是充分证明了渤海钻探工程有限公司自主设计开发的旋转导向信号传输编解码平台具有传输效率高、稳定性强、可以灵活挂接多种参数的优势,为BH-RSS 2.0BH-RSS 3.0的加速研发积累了宝贵的经验。

时至今日,这个平台仍然是中国石油唯一一个拥有完全自主知识产权的旋转导向信号传输编解码平台。


见龙再出发,展头角

古今之立大事者,不惟有超世之才,亦必有坚不拔之志。这句话用到BH-RSS旋转导向系统的研发进程中,可谓恰如其分。

在渤海钻探工程有限公司的整体安排部署下,2019年,旋转导向BH-RSS 2.0研发项目再启动,此次研发重点是导向头国产化与规模应用。

该公司抽调经验丰富的现场施工人员与电子、机械、软件等相关专业人才,组建了一支“从现场来,到现场去”的研发攻关小组。

在研发关键时期,公司党委高度重视,定期听取项目进展汇报,并给予研发科技团队深切的关怀和鼓励,激发起研发团队空前的工作热情。

 “在BH-RSS 2.0研发过程中,我们在会议室贴上作战图和进度表,每完成一步,进度表上的彩条就会往前延伸一格。项目组人员看到自己负责的那一块进度滞后,肯定是要赶上才肯回家。”回望系统研发的每一步,该公司定向井技术服务分公司技术专家高廷正感触颇深。

那时,科技研发团队的每个人似乎都铆足了劲儿,为最后的冲刺做准备。

就在项目进行得如火如荼的关键时期,新冠疫情的管控也越来越严格。人员禁止跨地区流动,物流也经常停滞,给项目研发进程带来了巨大的挑战。

一边是项目因为缺少物料不得不停滞,一边是上级领导的殷切期望和毫不留情的项目定期考核。研发团队里的很多人都因为着急上火,起了满嘴的水泡和满脸的疙瘩。

物流停滞了,大家冒着被封禁的风险,前往钻井现场进行调试、测试。为了项目加快推进,物资采购过程中有些考虑不到的器件、材料,他们就自掏腰包从网上采购。

大家为项目组研发成功作出的每一分努力,最后都凝结成“军功章”上耀眼的光芒。

高廷正是定向井技术服务分公司的技术专家,也是旋转导向项目主研人员。

他清楚地记得20204月到10月项目攻坚时期的日与夜。

天津的夏季炎热又黏腻,高廷正加班后回到家已是凌晨,妻子和孩子早已睡熟。担心发出声音影响家人休息的高廷正,每天蹑手蹑脚钻进家里,甚至不敢冲凉,直接就躺在了床上。

连续高强度的工作使他疲劳困乏,从车间回家的路上想着一定要好好大睡一觉,可躺在床上,却又睡意全无。他脑海里像过电影一样,闪过的全是白天工作时的画面,今天的试验有没有考虑不全面的地方?哪个问题还没有解决?哪个算法还可以再改进一点?

就这样,有时想着想着就睡着了,有时翻来覆去又是一宿。天亮了,他立刻起身,又回到实验室里。

2023年,定向井技术服务分公司开始全面推广应用BH-RSS旋转导向系统”。

可没想到,上半年施工的5口井全部没有取得预期效果,仪器入井后,不是井下无脉冲信号,就是井底信号返回地面却无法读取。

“进入2023年以后,我们的装备就跟开盲盒一样,不知道下井之后能不能打。我们有一个工作群,每4小时汇报一次,即便是在凌晨,我都会自然而然醒来,关注工作群的最新情况。”作为项目组骨干,同时也是定向井技术服务分公司资深专家的张所生也是见证者之一。

继续研制,继续整改!

抱着必胜决心的项目组,对原有的电路设计和生产工艺进行升级优化,出台了更为规范的《BH-RSS/RDS生产制造维保质量控制办法》。

而成功的曙光,就在低头奋战、咬牙坚持的光阴里悄然而至。


惕龙以恒心,锻壮志

面对持续多变的市场需求和更加复杂的施工环境,渤海钻探工程有限公司把眼光放在了建设世界一流国际化油服企业目标上。

该公司在BH-RSS 2.0研发基础上,再研发一个集成化程度更高、导向控制能力更强、成本更低,同时具备0度造斜功能的BH-RSS 3.0

BH-RSS 2.0BH-RSS 3.0,失败与挫折伴随着项目组的成员,坚持与恒心成为他们继续前行的动力。

渤海钻探工程有限公司期待着BH-RSS 2.0BH-RSS 3.0两大旋转导向系统各自发挥所长,在不同的工况中大显身手。

导向头是整个旋转导向系统的核心部分,相当于整串工具的大脑。BH-RSS 2.0实现了国产化,BH-RSS 3.0的研发则更看重自主化。

只有掌握了这个“大脑”,让“大脑”能够自主思考,定向井才能真正实现第三次技术飞跃。石油勘探再次打响BHDC的金字招牌。

20218月,渤海钻探工程有限公司决定开展自主化导向头研制,并将这个研发高端的使命再一次交给了定向井技术服务分公司。同年9月,定向井技术服务分公司成立BH-RSS 3.0研发小组,韩晓文任项目长。

此时,韩晓文刚刚结束在北京中油技服的集中研发项目。

回到定向井技术服务分公司,韩晓文带着满腔激情和对旋转导向系统研发十几年如一日的热爱投入到了BH-RSS 3.0的研发中。

在韩晓文的带领下,项目组成员日夜兼程,从制订方案、研究协议、器件选型,到设计电路、推敲结构、开发软件、组装测试……

20219月至2022年年底,仪器中心310研发室的灯光夜里12点前从未熄灭过。

仰望夜空,韩晓文盼望“破晓”。

经过一年多的艰苦奋战,2022年年底,BH-RSS 3.0的三串样机成功研制出来,实验室测试各项功能完全满足设计指标。

在下井试验过程中,韩晓文全程驻井。作为研发团队中唯一的女性专家,她面临着极其艰苦的野外环境和异常不便的生活条件。没有单独的野营房可供女性居住,很多井队甚至没有女厕所可以使用,洗澡更是想都别想。

但她毫不在乎,犹如“铁人”在石油会战时期那样,不问吃住,只关心“钻机到了没有、井位在哪里、钻井纪录是多少”,此刻的韩晓文只关心她的“宝贝3.0”。

仪器下井多长时间,她就在操作间待多长时间,白班、夜班连轴转,犹如一位在照顾襁褓中孩子的母亲,丝毫顾不上自己。

“您整整48小时都没合眼吗?”现场的人员惊讶地问道。

“仪器在井下,我怎么会困呢?”韩晓文回答。

功夫不负有心人,韩晓文的付出在施工成绩上得到了最好的回报

信号上传解码成功率100%

指令下传成功率100%

轨迹控制符合率100%

导向钻进效果优异,仪器全程无故障,赢得了钻井方和建设方的肯定。

时至今日,项目组分别进行了5口井的现场试验,通过造斜、稳斜和降斜井段实钻,全面验证了BH-RSS 3.0各项功能,实现了导向头的完全自主化。

是的,他们成功了!

渤海钻探工程有限公司定向井技术服务分公司向世界证明他们有能力研制完全自主知识产权的利器,为国内外高端市场的开拓贡献力量。

跃龙聚合力,展才华

对人才与科研工作重视,都融化在渤海钻探工程有限公司党委一班人的血液当中。

BH-RSS旋转导向系统”研发以来,该公司历任领导都非常重视。

“旋转导向项目的自研成功离不开渤海钻探工程有限公司党委的正确领导与大力支持。”朱劲松恳切地说道,“公司专门成立了项目推广组,给予了很多利好政策,才让我们的项目推广过程如鱼得水,顺利铺开

“旋转导向工具的研制是公司‘两大重器’之一,公司党委书记挂点科研项目就挂点了旋转导向和垂直钻井两个项目。”渤海钻探工程有限公司信息科技部副主任刘文明告诉笔者。

同时,该公司还不断完善科技创新激励平台,立体化服务科技人才成长。以“项目长负责制”为抓手,赋予项目负责人组建团队、安排研发任务、调动公司资源、使用科研经费和分配奖金、确定成果报奖等权力,激励科研骨干想干事、干成事。

该公司还建立了科学的人才评价体系,不唯资历、不唯学历,以成绩论英雄,努力打造甘于奉献、有为担当、能力突出的科研铁军。

“为了这个项目,渤海钻探工程有限公司专门下了文件,成立研发推广应用领导小组,协调井队试验,并制订了奖励政策,激励大家搞科研。”张所生介绍说。

在研发过程中,该公司针对定向井技术服务分公司的实际情况,特批了1个渤海钻探工程有限公司高级专家和4个定向井技术服务分公司技术专家的指标。高级专家对应的是处级待遇,技术专家对应的是科级待遇。提高工资待遇,并从事务性工作中解放出来,让大家干劲儿更足了。

科研不是科研人员的“修炼场”,而是整个渤海钻探工程有限公司合力而为的攻坚战。

为了BH-RSS的加速顺利推进,该公司还特意为项目开通了物资采购绿色通道,举全公司之力支持项目研发。该公司每周召开旋转导向项目推进会,邀请各级领导和专家集思广益,解决项目推进过程中的难题。除了在研发阶段全力托举,该公司在应用阶段也不遗余力。

2024年,旋转导向系统推广被列为该公司首个重点推广应用项目。

公司科技部全面调动各钻井公司、事业部、管理部等各方力量,共同推进项目实施,从公司考核政策层面给予了大力扶持,为项目的顺利推进提供政策保障和激励措施。

诚如朱劲松所言,自研旋转导向工具的规模化应用意义重大,不仅承载着渤海钻探工程有限公司长远发展的深远战略意义,同时也担负着该公司实现第三次革命性飞跃的关键使命。

在推广应用之路上,BH-RSS系列仪器正阔步而


飞龙越九霄,战必胜

如今,国内的自研旋转导向工具的发展已经今非昔比,竞争态势逐渐上扬。

技术优势在哪里?成为渤海钻探工程有限公司以及定向井公司推广应用时不得不考虑的首要问题。

在定向井技术服务分公司的生产车间里,挂着一个条幅,条幅上的文字浅显而实在“做中国最好使的旋导。”

何为“最好使”?

“稳定性好,灵活性强,精准度高,适用范围广……”朱劲松一口气说了一大串优点。

的确,坚持“好使才是硬道理”的他们,根据施工经验,优化指令下传系统的电路设计,提升耐用性。同时,他们实现了推靠力精细控制,推靠力档位由普通的5档升级为10档,井眼轨迹控制更加精准完成地面指令下传装置精细化升级,井下指令接收解码系统升级、算法升级,井下工具解码成功率超过95%

“我们的设备可连续使用2000个小时,其他同类设备平均需要更换30次电池,我们只需更换一次。而且,电路设计巧妙,电源安装在仪器侧壁而非探管内部,可在施工现场直接更换电池,不必回厂更换。”韩晓文从不吝啬对BH-RSS 的溢美之词。

最重要的一点,BH-RSS改变进口旋导系统繁琐复杂的数据输入模式,简化系统菜单界面,在减少人工负担的同时降低出错概率。如今的BH-RSS,界面清晰,流程简化,就像已经设置“一键拨号”的手机一样便于操作。


当然,武器只有经过战场的考验,才能够成为当之无愧的“利器”。

20246月,渤海钻探工程有限公司定向井技术服务分公司来到长庆油田巴彦区块兴华12-41X井。

这口井曾有4个企业的国产旋导“七趟钻”因无法继续施工,全部退出。渤海钻探工程有限公司定向井技术服务分公司优选低速、大扭矩直螺杆,提速效果明显,平均机械钻速每小时20.5米,得到甲方高度认可,成功赢得长城钻探的市场。

没有用旋转导向工具施工的同区块,平均机械钻速每小时12.05米,且循环小于50小时,故障6趟。使用BH-RSS工具施工的兴华12-41X井,钻进井段34624727米,平均机速每小时20.5米,机速提70%,侧向、轴向平均振动值2.06g1.37g

数据就是最直接的证据,渤海钻探定向井人走出了一条自主研制仪器并推广应用的科技兴企之路。

新格局与新优势,还在不断重塑。

BH-RSS 3.0还远远不是终点,渤海钻探工程有限公司定向井技术服务分公司推进科技自立自强的脚步从未停歇

新时代的渤海钻探工程有限公司,继续向建设“国内第一,国际知名,集技术服务与研发制造于一体的专业化技术服务公司”的宏伟目标奋楫笃行,驭势新程!

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