创新研发历时三年 安全运行已达百天 我国首套自主研发的7000米自动化钻机究竟厉害在哪？
□ 冯雪梅 王林 唐千惠
截至12月10日，中国石油一键式人机交互7000米自动化钻机已安全运行100天。
肩负“国家科技攻关任务”，这套历时三年研发出的我国首套具有自主知识产权的一键式人机交互7000米自动化钻机，可谓不负众望。不仅形成了5大技术创新、研制了8套关键设备、开发了3套核心软件，在过去100天的工业化试验阶段里，切实做到了流程自动化、作业少人化、操作一键化，有效降低了3项成本、创造4项钻井纪录，真正实现了降本增效。
本月25日左右，该钻机将结束工业化试验阶段，未来将被推广应用到更多油气钻井现场。同时，中国石油各相关单位还将对该钻机进行优化提升，助推我国由钻机制造大国向制造强国迈进。
一键式人机交互7000米自动化钻机 （王凌寒 摄）
工作人员在恒温控制室内操作设备 （王凌寒 摄）
一个按钮控全程
钻井工人从“蓝领”变“白领”
在资中县，一键式人机交互7000米自动化钻机如同一个“巨人”，矗立在西南油气田与川庆钻探页岩气风险合作区块威远204H62-3号井上。
“巨人”的大脑是钻机的恒温控制室，在这里，每名控制人员只需通过一个按钮，就可以实现多个设备的复合联动、交叉运行、无缝衔接。
“一键式人机交互7000米自动化钻机是国内首台具有独立建立根和一键式人机交互智能控制的钻机，核心部件和软件是首次创新研发并具有完全自主知识产权。”中国石油宝石机械国家研究中心智能控制研究所副所长杨双业告诉记者，这对单设备控制算法的准确性以及多设备并行作业的一致性要求极高。
面对空前的技术难题，中国石油集团旗下的宝石机械、川庆钻探、工程院技术研究院等单位自主研发，力图攻克多项“卡脖子”技术瓶颈。10万行代码、近万张草图、30多个计算模型、数10种方案……每一个环节，都记录着研发过程中的艰辛。
“其中多项解决方案颠覆传统，开创了全新的思路和作业模式。这套自动化钻机可以说是在多方面突破传统的产品！”说到这里，杨双业掩饰不住的兴奋。据悉，该钻机的成功研制，形成了5大技术创新，研制了8套关键设备，开发了3套核心软件。
记者了解到，一键式人机交互7000米自动化钻机从2018年开始研发，2020年11月完成了样机制造并开始厂内试验，今年5月7日，顺利通过出厂验收，7月进入油田现场进行生产组装，9月1日正式进入工业化试验阶段。
总体而言，该钻机具有三高一优三降低”的显著特点——
自动程度高，配备6套机器人，关键作业流程及井口辅助操作全面自动化，大幅减少井队人员配置；安全水平高，具有动态防碰管理、司钻辅助操作、钻机无线遥控起放等功能，实现作业现场本质安全；作业效率高，建立根、甩钻具与钻进同步进行，将以往多组串联作业变为并行作业，有效缩短钻井时间；操控性能优，只需1名控制人员在恒温控制室内，就能控制钻机运行，实现“一个按钮控全程”，让钻井工人从“蓝领”变为“白领”。
一组数据看成效
降低3项成本 创造4项钻井纪录
井队人员配备20人量级，相比标准人员配置降低1/3以上；
与常规钻机相比，钻井工人重体力劳动降低90%；
与进口自动化钻机相比，采购成本降低1/3以上。
这是过去100天里，一键式人机交互7000米自动化钻机在“减负降本”这一领域交出的亮眼“成绩单”。而同样让人惊喜的，还有该钻机在“提质增效”领域的出色表现。
中国石油川东钻探公司川庆70262队队长赖青鹏，亲眼见证了该钻机创造的一项项新纪录。
“一键式人机交互7000米自动化钻机在威204H62-4井的施工作业中，取得了威远区块‘三开一趟’最深、机械钻速最快、上倾井水平段最长、旋导钻进周期最短和储层钻遇率、靶体钻遇率100%等多项纪录。”赖青鹏表示，设备的性能是创造钻井纪录的关键一环。
据赖青鹏介绍，该钻机在现场试验过程中，各项性能指标都达到了设计要求，设备运转和参数情况也均正常。“一键式人机交互7000米自动化钻机的工业化试验阶段的要求，是在年底前完钻一到两口井，我们有信心完成！”据赖青鹏介绍，当前，一键式人机交互7000米自动化钻机正在进行威204H62-3井的施工作业，预计将于12月25日左右完工，届时，该钻机也将结束工业化试验阶段。
记者了解到，一键式人机交互7000米自动化钻机在工业化试验阶段已完成了6类16项试验，各项功能和性能指标优异，达到了设计预期。
一场创新赢未来
提升国产钻机的竞争力和话语权
“今年是‘十四五’的开局年，也是西南油气田公司‘上产500亿’新征程的起步之年。”如何实现2025年天然气年产量达500亿立方米的目标？在中国石油川渝页岩气前线指挥部生产运行部钻井运行副经理吴双看来，需要把握好从规模上产到效益开发的转化。
如何破题？吴双表示，需要先进的设备和技术，更好更快地将地下的资源变成地上的产量。其中，石油钻机是打开地下油气通道的核心装备，其技术先进性直接决定着勘探开发的能力和水平。
“从一键式人机交互7000米自动化钻机在威远204H62-3井和威远204H62-4井的表现来看，有效缩短了页岩气钻井周期，提升了作业安全系数，能助力实现效益开发。”吴双向记者透露，下一步，还计划将该套钻机推广到常规气井、高含硫井等钻井现场。
同时，中国石油川庆钻探川东钻探公司方面也将认真做好钻机试验的记录、分析、评估、评价等工作，形成一整套完善的自动化钻机操作规程，并加以推广运用。
另外，杨双业也表示，在工业化试验阶段中，已总结了一些可以优化提升的部分，后续也会在此基础上进行新的突破性的研发，为后续产品的标准化定型创造良好的基础条件。“目前我们已收到多个订单，明年上半年将进行交付。”杨双业向记者透露。
作为中国石油承担的国家科技攻坚任务，一键式人机交互7000米自动化钻机的成功研制和应用，使我国石油钻机由“作业机械化、操控多人化”发展为“流程自动化、操控一键化”，标志着中国成为全球少数可自主研制自动化钻机的国家，有效提升了国产钻机的技术水平和核心竞争力，对推动我国石油钻机向自动化、智能化方向发展，提高工程技术服务水平具有重要意义。
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