近日,中海油服“璇玑”系统950型旋转导向在国内某大位移井12.25英寸井段作业中,创造了中完深度5818米、一趟钻3703米进尺的佳绩,一举刷新大直径“璇玑”系统单井深度和单趟进尺两项纪录。“璇玑”系统是我国自主研发的旋转导向钻井装备,它让我国成为全球第二个拥有旋转导向钻井与随钻测井技术的国家。
此次中海油服大直径“璇玑”系统经受住了深层、高温、可钻性差等严峻考验,国机集团重庆材料研究院有限公司(以下简称重材院)提供的大规格高强韧耐蚀718合金驱动轴起到了至关重要的作用。经过数十年技术积淀,重材院已成为全球第二家、东半球唯一一家此类产品供应商。他们是怎么做到的?
一次当机立断的出击
紧急飞上海追回样品,面谈后得到合作机会
“要不是当年我们直接飞到上海把样品追回来,可能就没有了后来的故事!”3月11日,记者来到位于北碚蔡家的重材院,见到国机集团首席专家、重材院总经理专务王东哲时,他对当年的情形仍记忆深刻。
这个故事,是从2005年开始的。而讲清楚这个故事,还要从旋转导向系统讲起。
旋转导向钻井与随钻测井技术诞生于上世纪90年代,被誉为石油钻井技术“皇冠上的明珠”。目前,全球超过40%的定向井都采用旋转导向系统钻成。
不过,过去很长一段时间,这一技术都掌握在美国油田技术服务公司手里,他们不出售装备,只提供服务。本世纪初,美国某油服巨头在中国设立公司,有意将部分装备制造产业链迁移到中国,于是四处寻找中国本土的材料供应商。几经辗转,于2005年找到了重材院。
“我们要718合金材料,能不能发个样品来看看?”电话沟通中,对方说得有些模糊,也没提供任何参照。718合金是一种镍基合金,上世纪60年代诞生于美国。从上世纪七八十年代开始,重材院也针对718合金展开了研究,并陆续开发出一些产品。
国外“大佬”找上门来,自然是十分欣喜。不过,时任重材院特种合金部部长的王东哲却觉得不对劲:“他们把样品拿去分析测试,总得有个标准。”
然而,样品已经寄出两天了,怎么办?他们当机立断,由特种合金部和营销部派出3人,立马飞去上海,要求和对方面谈。
这次,他们终于清楚掌握了对方的需求,并重新提供了样品。“如果不是主动出击,可能这事就黄了。”王东哲感慨道。
一场全力以赴的攻坚
一道关键工艺迭代十多个版本,完成上千次热处理试验
从那以后的3年里,重材院向美国公司零星供应了一些不同类型的718合金产品。
2008年,美国公司希望重材院能成为其稳定的材料供应商,他们想要的产品,就是用于旋转导向系统的高强韧耐蚀718合金驱动轴。此前,全球仅有美国一家知名的特种合金材料供应商能够为其供货。
这无疑将为重材院带来可观的经济效益,但要达到对方的要求,谈何容易!从稳定合作的想法提出,到真正成为合格供应商,重材院用了5年时间。
重材院特种合金创新团队首席专家刘海定介绍,驱动轴连接着钻头和钻柱,当它在井下工作时,要面对极为恶劣的环境,驱动轴所用材料必须具备高强度、高韧性、耐腐蚀和抗疲劳等力学性能,还要具有无磁或极弱磁性能。
很快,一场全力以赴的攻坚战开始了。
纯净化冶金工艺是718合金驱动轴研发过程中的一道关键工艺,通过去除杂质、优化成分分布等,可以显著改善材料的显微组织结构,提升材料的综合性能。
那是一个湿冷的冬天,人员稀少的蔡家新厂区显得更加寒气逼人。不过,熔炼炉周围却是一派热火朝天的景象。技术人员把纯净化冶金工艺迭代了十多个版本,完成了上千次热处理试验,最终在2010年研制出首根718合金驱动轴。
“第一根合格后,我们又在想,第二根能不能也合格?”王东哲介绍,美国公司还提出一个苛刻的条件,他们必须连续做出30根产品,并经权威机构分析测试全部合格后,重材院才能成为合格供应商。
“每交出一根,都数一遍,还剩多少根。实话说,那段时间最难熬,生怕出了岔子。”他坦言。2013年,成功过关!由此,重材院正式进入美国公司供应商名录。
一次姗姗来迟的相遇
从“墙内开花墙外香”到“墙内墙外皆风景”
继美国某特种合金材料供应商之后,重材院成为全球第二家、东半球唯一一家能生产油气工程用高强韧耐蚀718合金驱动轴的公司,产品源源不断“出海”。
此后不久,重材院与国内某著名油服公司也开始了合作。不过,颇为戏剧性的是,双方的合作,竟是源于一次在美国休斯敦举办的展会。重材院总经理助理、特种合金部部长孟刚介绍,那次展会上,该国内著名油服公司的专家无意间发现,一款718合金棒材的包装上竟然印有“CMRI”标识(重材院的英文简称),后来才知道,国内企业研发生产的718合金已经很成熟。
这位专家回到国内后,该油服公司立马就向重材院订了一根718合金驱动轴的样品。经过层层考验,重材院的718合金驱动轴再次成功过关,成为该油服公司重要的合作伙伴。
这一次迟来的相遇,也让“重庆造”718合金驱动轴从“墙内开花墙外香”到“墙内墙外皆风景”。
2014年,该油服公司成功研发出国产旋转导向钻井、测井系统,并实现海上作业。2022年,该系统迈入大规模产业化新阶段。随之而来的,是“重庆造”718合金驱动轴等产品得到更多应用。
目前,重材院已与国内外多家公司达成合作,其718合金整体达到国际先进水平、部分指标处于国际领先水平。
孟刚介绍,718合金系列产品不管是批量还是规格,都实现了从小到大的跃升。目前,其年产值达到2亿多元,已成为重材院的拳头产品。同时,他们正在开发超长、超大规格的新产品,进一步推动系列高性能特种合金产品走向大规模产业化。