川观新闻记者 曹凘源 德阳观察 王攀
特别行动
去年底，位于德阳高新区的东方电气旗下宏华集团广汉生产基地（以下简称“东方宏华”），正式完成12000米特深井陆地钻机研发设计，目前正在进行零部件加工制造。作为一款特深井石油钻机，该款钻机未来将应用于深层油气资源勘探开发领域，为我国石油钻探设备行业发展提供助力。同时，宏华石油也于近期已经完成了5000米特种地热钻机研发，该机型将用于清洁能源特别是地热能源钻探开采。预计在今年夏天进入总装。
一线探访
3月6日下午，东方宏华技术创新中心产品研究所结构室专家机械设计工程师陈祖波和科研团队的同事再一次走进企业内的结构件加工车间，查看12000米石油钻机的部件制造情况。记者在现场看到，钢铁碰撞声与火花闪烁间，一个个圆形、方形、三角形的金属零件从钢板上切割下来、整齐码放，等待着下一步的焊接组装。
“眼前这些结构件将用在我们研发设计的12000米钻机上，去年我们已经完成了该钻机的设计研发，现在正在进行零部件制造生产，预计再过几个月就可以完成整个钻机的生产制造，发往项目现场。”陈祖波介绍，这款钻机将进一步挺进“地下珠峰”，在深层油气资源勘探开发领域大展拳脚。
突破
和结构安全可靠性“死磕”，只为让钻机“扎根”更深
万米深地钻探是油气工程技术瓶颈最多、挑战最大的领域之一，也是衡量国家工程技术与装备水平的重要标志之一。那12000米的钻机意味着什么？按照行业内的说法，这种深度使用的钻机，需要在万米之下，面临超210摄氏度超高温、承受超重载荷、高频扭转振动冲击等复杂工况，想要实现安全高效运行，难度极大。
如何让钻机最大程度发挥功能，在安全运行的前提下提高效率？“结构安全可靠是关键。”陈祖波向记者介绍，12000米钻机载荷达到了1000吨，相当于可以吊起2架满载的波音747客机，高度达67米。“就类似于人体的骨架，只有骨骼强壮稳定，人才能坐得正、站得直。”
要保证如此庞然大物的安全可靠并非易事，是否可以从9000米钻机的身上“取经”？“这并非简单升级。”陈祖波说，“深度每增加一个级别，所有参数都会呈现指数性变化。其次，高效率、高自动化的特、超深钻机结构，其设备接口非常复杂，必须反复验证，确保整体结构的稳定性和强度100%安全。”
陈祖波介绍，以钻机井架起升为例，实际组装时，井架会从水平状态吊起，直到和地面垂直，然后再安装其他设备。因为体型和重量过于庞大，这个从“躺下”到“站立”的过程就涉及到多个环节的关键技术。“很多技术别人申请了专利，我们就只有自己抠脑壳。”陈祖波说，27人的团队前后用了一两个月时间和稳定结构“死磕”，对井架整体稳定性、起升钢丝绳的强度、滑轮组布局、穿绳方式、轴承起升等进行分析计算、评审，终于完成了新型起升系统研发。
“熬夜加班都是常态，客户有需求，我们也想快点设计出来。”陈祖波说，当时准备了两种方案，一种是稳扎稳打，用较为成熟的方式来设计，创新性可能弱一点；另一种是大胆创新，用突破传统的方式来进行研发，风险较大。“为了保证一次成功，我们选择了成熟度较高的方式，但是第二种创新方案我们也没有舍弃，其中关键技术与创新性不断地在验证，成熟度及安全可靠性不断在提高，随着行业的发展，未来将投入到后续的超、特深型钻机研发上。”
跨界
不仅能钻探石油，还要在清洁能源领域大展身手
和陈祖波经常“搭伙”的还有结构室主任、高级机械设计工程师刘尧钏。相较于前者的持续向下扎根，他的精力更多花在了“破圈”和“跨界”上。
“钻机应用在清洁能源领域已经有些时间了，特别是地热能源钻采方面，我们之前已经有些设备出口到国外。”刘尧钏告诉记者，和石油钻探的要求和工况不同，地热钻机讲究“轻量化、模块化”，适应复杂开采环境，方便拆装和移运。
为了方便记者理解，刘尧钏在桌面上比划起来。“地热钻机一般应用在地热能源钻探，作为一个发电项目，地热井大多分布在电站周边，而很多电站都处于山坳位置，相当于要在狭小的区域里打多口井。”刘尧钏介绍，相较于石油井的矩形分布，地热井的分布呈离散型，没有规律，“所以设备在一口井钻探完成后马上要移动去另一个位置重新作业，轻量化就很重要了。”
设计注重轻量化，安装也要更适合地理条件。“刚才我们说在12000米石油钻机的设计中还有另外一条创新路，在5000米特种地热钻机的安装上就用到了其中一些技术。”刘尧钏介绍，基于狭小区域不便使用水平安装方式的背景，科研团队在设计上创新采用了在海洋石油钻探平台常用的垂直起升套装井架结构及旋升式底座结构，井架底座安装模式实现了在狭小区域上的起升和装备。
“还要考虑运输。”刘尧钏介绍，山区运输过程中，道路条件差是最大的挑战，要保证零部件安全无损运输到现场后能直接安装，就必须把部件模块化设计，把“大物件”拆分成“小物件”，方便运输，同时又方便组装。
目前，5000米特种地热钻机的主体部分已经在生产制造，其余的零部件将在本月内完成设计。“我们力争，到今年夏天，能在总装车间看到这款钻机的实物组装，让它尽早上岗，为清洁能源勘探开发贡献力量。”刘尧钏说。
高新春讯
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