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尚捷:摘取海油技术“皇冠上的明珠”

2020-12-15 10:57:26    来源: 中国自然资源报    作者:赵宁

石油是现代社会必不可少的能源之一。由于石油形成的环境和地质结构不同,其存在的深度也有着很大差别,如何在复杂地下环境下精准地找到“目标”,一直是油气田开发的技术难题。

在前不久召开的2020中国海洋经济博览会上,一种“随钻测井及旋转导向钻井系统技术”产品在会上亮相,得到了社会各界的广泛关注。该技术由中海油服油田技术研究院院长尚捷带领团队经过多年攻关研发而成,可以使钻具像游戏中的“贪吃蛇”一样,深入地下数千米穿行,寻找石油资源,降低综合开发成本,最终实现油气田资源开发价值最大化。这项技术一举打破了多年来西方石油公司的垄断,使我国在世界钻井技术中拥有一席之地。

“贪吃蛇”是一种什么技术?它的背后有哪些研发故事?近日,记者采访了刚刚获得“全国劳动模范”称号的尚捷。

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尚捷正在开展实验             中海油服油田技术研究院 供图

“车库”里冲出新技术

尚捷成长于清华园,父亲在清华大学任教。小时候,父母就经常给他讲邓稼先、叶企孙等科学家科技报国的故事,这些励志的故事潜移默化影响着尚捷,在他幼小的心灵中种下“科技强国”的种子。

被喻为“贪吃蛇”的随钻测井及旋转导向钻井系统技术是一项尖端自动化钻井新技术,代表了当今世界钻井技术发展的最高水平,已成为复杂超深定向井和大位移水平井使用的必备技术,被业内称为海洋石油钻井技术“皇冠上的明珠”。

2006年,还在清华大学读书的尚捷从一次校园招聘会上了解到,“贪吃蛇”技术一直被3家西方石油公司拥有。多年来,西方石油公司只租不卖,中国石油企业每年都要向其支付高昂的租赁费用。

“关键技术怎么能受制于人?”尚捷投身中国海洋石油工业,立志研发出中国人自己的“贪吃蛇”技术,打破国外对中国石油钻井、测井技术的垄断。

在中海油服燕郊基地大院,有一个闲置已久的车库。从2008年开始,这个车库被征用为项目组临时实验室。尚捷带着7名刚刚研究生毕业的项目组成员,在这里开始了我国“贪吃蛇”技术从无到有的研发之路。

万事起步难。项目刚开始,尚捷就面临着“缺人、缺技术、缺条件、缺资源”的四难境地。“团队仅有4间办公室、6台电脑和7名工程师,实验从来都是失败比成功多,项目进展到第三年,还没有一台真正可以用于试验的样机。”尚捷说,随之而来的还有各方的质疑,甚至出现叫停项目的声音。

面对“初创期”的不顺,尚捷没有退缩。“父亲搞了一辈子的物理研究,从他身上我学到最重要的一点就是,搞科研就是要甘于坐冷板凳,切忌浮躁。”在谈及面对挫折如何始终保持良好心态时,尚捷坦言这一切得益于父亲的言传身教。

通过几年的不懈努力,尚捷和他的团队先后突破了10余项关键技术瓶颈,自主设计建造试验测试装置近100种,研究开发出40余种高温电路、数千个机械液压部件、上百万行程序代码。经过迭代改进上百次后,2010年,“贪吃蛇”系统的第一版样机终于问世。

“中国的地层必须用中国人的仪器来看清”

“想要国产‘贪吃蛇’真正地创造产值,必须经过无数次现场试验。”第一版样机初步研发成功,尚捷马不停蹄地开展了实钻试验。

彼时,尚捷的妻子即将临产,但他却仍带着设备频繁的在国内的多个油田奔波。尚捷说,聚少离多对项目组的很多成员来说是常态,父母和妻子的支持是自己坚持下来的动力之一。

由于试验工作只能选在作业空档期,几乎每次试验都延续到凌晨三四点。“不到下雨时不干活,不到吃饭时不干活,不到凌晨时不干活。”回忆起在油田试验时的经历,团队成员孙师贤用了一句话总结。“最怕晚上接电话,因为十有八九是出现故障了。”

有一次,仪器下井钻60多米就出现了故障。作业者下了逐客令:“你们这东西行不行啊?不行赶紧拿走!”尚捷满心委屈,却没有就此罢休,他软磨硬泡,作业方抱着试一试的态度,又给了尚捷一次机会。为了保证试验的顺利进行,尚捷干脆吃住在工作间,一天只睡三四个小时。最终,该钻井利用国产“贪吃蛇”技术成功完成作业。

2011年,新疆实钻试验成功验证了全部设计功能,宣告“贪吃蛇”研发成功,从技术上完成“解卡”,研发周期较行业龙头缩短4年,让世界见识了“海油速度”,这也标志着中国海油成为了国内首家、全球第四家完全掌握该项技术的公司。

2014年10月,“贪吃蛇”首次海上试作业取得成功。一趟钻,一钻到底,作业成功了,钻井平台上一片欢腾,大家抑制不住内心的喜悦,欢呼相拥,庆祝这一时刻的到来。

“贪吃蛇”的成功商用,也使我国成为世界上第二个拥有这项技术的国家,实现了尚捷的那句话:中国的地层必须用中国人的仪器来看清!

研发脚步永不停歇

随着中国人研发“贪吃蛇”技术成功的消息不胫而走,国际油服巨头立即改变只租不卖的策略,不但将从未出售的仪器全面放开在中国销售,并且将高昂的服务价格大幅降低。

尚捷深知,要想占领市场,仪器的稳定性最为重要。“贪吃蛇”集合了20多种学科的应用、1000多道高端工艺组装,几百万个代码控制,任何一环都不能“掉链子”,要稳定性,谈何容易?

“缩小故障圈就是拓宽成功面。”尚捷带领团队建立起一套严密的故障跟踪档案,从制造、作业、维保各方面收集仪器故障,无论大小,全部汇集到试验台,在试验台上设法重现故障,推演分析,精准定位,完成整改提升,再投放现场应用,持续跟踪效果,确认故障不再出现才算关闭。

在他们的努力下,设备故障不断关闭,仪器的稳定性和可靠性逐年提升,“贪吃蛇”技术的一系列极限挑战成功了:耐压强度达140兆帕;耐温达150度;持续工作时长达200小时。团队也凭借一系列新成果,获得国家授权专利798项、关键技术国际专利9项。

2019年,由尚捷团队主导研发的高端测井仪器成功实现了向国外一流石油公司的成套化销售,实现了我国石油工业科技发展历程中的里程碑。“几十年的发展中,我国石油工业从依赖进口走到现在国产高精尖仪器实现逆向销售,这也显示出了我国石油工业科技进步水平。”尚捷自豪地说。

截至今年11月,尚捷团队研发的“贪吃蛇”技术产品已在我国主要石油天然气产区实现规模化应用,新技术产品累计实现产值超过100亿元,大幅降低了我国油气勘探开发成本,保障了我国油气增储上产。

经历了这样没有硝烟的钻井技术之战,尚捷更加坚定地认识到,外租、分包都是权宜之计,只有拥有自己的技术,才是硬道理。如今,他的科研目标很清晰——对标国际一流,将“贪吃蛇”技术升级到3.0版本,让中国的“贪吃蛇”技术走向全世界。

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关键词: 海洋灾害
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