【热点·可燃冰】中国石化智造可燃冰取芯工具打破国外垄断

原标题： 深海“冰中取火” 中国胜利智造

——记胜利石油工程公司钻井院可燃冰取芯工具打破国外垄断

   3月底，天气骤然回暖，胜利石油工程公司钻井工艺研究院钻井工具研究所里也是一派热火朝天，技术人员正在为中国海油的客户定制一批急需的专用取芯工具。

    “这是近半年来的第二份合同。”所长裴学良说，“双方之所以建立起密切的合作关系，要归功于我们自主研发的取芯工具在南海成功应用的历史性突破。”

    去年，中国在南海成功试采可燃冰，蓝鲸一号钻井平台技惊世界。但很少有人知道的是，当时，在相距不远的另一区域，中国海油海洋石油708深水工程勘探船几乎同时执行了这一任务，并促成国产水合物取芯技术及工具跃入国际先进行列。

    “胜利石油工程公司钻井院自主研发的天然气水合物取芯技术和工具，使中国成为世界上为数不多的掌握可燃冰保温保压取芯技术的国家。”裴学良至今忘不了，在可燃冰试采汇报会上，中国工程院院士周守为对胜利钻井院独有的取芯技术给出的高度评价。

    他更加忘不了，远征南海惊心动魄的那一幕。

    “可燃冰取芯对工具密闭性、隔热性要求很高，有点像太空舱，一个是保护宇航员，一个是保护岩芯，都是高科技”

    时间回溯到2017年4月26日，中国南海，神狐海域，夜晚变得极不平静，大风六七级，浪高三四米，海洋石油708船如同一叶浮萍，在漆黑的海面上，任由风浪摆布。

    裴学良晕船晕得厉害。在他历次出海中，这样无助的天旋地转还是头一回。同样命运的还有任红、孙艳军。三个来自胜利钻井院的技术人员，背负可燃冰取芯的艰巨使命，遭遇突如其来的大风，不得不暂停施工，在惊涛骇浪中坚守。

    此刻，他们距离蕴藏海底的丰富可燃冰矿藏，近在咫尺。

    船体剧烈摇晃，胃里更是翻江倒海，三人一连两天水米未进，身体变得很虚弱。尤其是任红，船上唯一的女博士，她既特殊又不搞特殊：“就算身体散架，设备也不能散架！”每过一小时都和大家一起检查取芯工具是否固定牢靠——那是他们的“命根子”，更是胜利钻井院的脸面！

    “取芯是进行地层分析和储量评估的必要工作。可燃冰取芯不同于常规取芯，必须保证取出的岩芯状态与海底原始温度压力一致，对工具密闭性、隔热性要求很高。”胜利石油工程公司副总经理韩来聚说。

    韩来聚还是国家“863”项目“天然气水合物钻探取芯工程样机及配套技术”的课题长。他解释：“这有点像太空舱，一个是保护宇航员，一个是保护岩芯，都是高科技。”

    29日清晨，风停了，裴学良他们终于从晕船的痛苦中解脱出来。海面阳光明媚，波澜不兴。远远的，是巨大威猛的蓝鲸1号钻井平台。“果然是大国重器。”三人感慨着，相互鼓励，“他们能够做到的，我们也要做得一样好。”

    开工！这是国产可燃冰取芯工具从实验室诞生以来的首次实战，海洋石油708船近百名参战将士的成败荣辱，全系于裴学良他们万般呵护的宝贝。

    再次检查工具，核准各项数据，当钻杆一马当先，打开一条直达海底的通道后，迅速投放工具，开泵取样，停泵打捞……所有操作一气呵成。

    裴学良他们无疑是最紧张的。由于无法判断是否取到了理想的样本，他们内心的压力如同岩芯筒内外的压差，随着工具缓缓上提，越来越大。

    3个小时后，岩芯筒打捞出海。经检测，好消息是压力、温度保住了，工具密闭性经受住了考验；坏消息是取回的样本中没有检测到可燃冰。

    紧接着进行二次取样，同样的操作，同样的等待，也还是同样的没有任何发现。船上的人们不安起来，难道工具下错了位置？

    再来！裴学良他们二话不说，向藏身海底的可燃冰展开第三次探取。

    火焰点燃的一瞬间，散发出梦幻的幽蓝，照亮了项目组成员一张张挂满泪水的笑脸——这是高纯度甲烷燃烧才有的颜色

    连续作战令裴学良他们极度疲惫，但自始至终又极度亢奋。经历多年呕心沥血的研发、千百次的试验与挫折，他们坚信终将创造历史！

    4月30日23时50分，第三筒岩芯升上甲板，人们纷纷聚拢过来，中国海油研究总院吕鑫博士手持检测仪飞快抢到跟前。他瞪大了眼睛，确认再三：“是甲烷，气体达到可燃浓度！”

    船舱里沸腾了，人们奔走相告，激动地传递着喜悦。裴学良和队员们拥抱在一起，红了眼圈：“咱们的取芯工具没有给公司和院里丢脸，没有辜负中国海油的信任，没有让国人失望！”

    5月1日1时，708船正式举行点火仪式。火焰点燃的一瞬间，散发出梦幻的幽蓝，照亮了项目组成员一张张挂满泪水的笑脸——这是高纯度甲烷燃烧才有的颜色。

    现场掌声雷动，全体参试人员同时把掌声送给胜利钻井院取芯团队，祝贺一项填补国内空白的技术诞生了！

    按照计划，裴学良他们又接连取了三个回次的样本，工具操作一切顺利，保温保压效果出色。但就在任务圆满完成，三人团队准备凯旋的节骨眼上，一通电话留住了他们回程的脚步。

    “我们不是唯一参与取芯作业的单位。”裴学良说，“当时有两口井，我们负责的是第一口。”

    第二口井取芯出了问题，在最后提拉取芯筒的环节出现失误，岩芯坠落海底。时间不等人，中国海油方面当机立断，把第二口井的取芯任务也交给胜利钻井院。

    临危受命，是信任，更是重担。裴学良挂断电话，和队员们说，第一口井一切顺利，第二口井更不能出任何问题。“不然，大家会认为我们是侥幸，是瞎猫碰着死耗子”。

    保温保压取芯，要么成功，要么失败，不存在及格线。裴学良他们比之前更加小心翼翼，如履薄冰。已经应用过一口井的取芯工具是否依然可靠？能否梅开二度？谁也不敢拍胸脯百分之百地保证。

    施工前，他们一连对工具检查了三遍，近百个环节，小到一个个密封圈，一遍排查下来至少3个小时，他们反复确认，力求万无一失。

    5月7日，第二口井取芯作业开始了，和第一口井一样，裴学良、任红、孙艳军一天一夜没有合眼，凭借第一口井的经验，取芯操作更加沉着、娴熟。一筒，两筒……先后取出7筒岩芯，全程没有一丝纰漏。

    现场，连接气体收集装置，打开阀门，当带有气泡的乳白色液体源源不断地流入收集容器的那一刻，再次宣告任务圆满完成！

    那一抹来自深海的火焰，安静地燃烧着，纯净而又明亮。裴学良和队友们安静地看着火焰摇曳，眼前隐隐浮现出胜利钻井院取芯科研人员坎坷的研发之路。

    “如果每个环节的可靠度有99%，那么拥有100个环节的工具可靠度就锐减为36%。我们希望工具更短一点，不断简化，无限接近完美”

    历史有惊人的巧合，10年前的5月1日，中国科学家借助国外工具，第一次在南海成功采样可燃冰，证实中国南海蕴藏丰富的天然气水合物资源。

    自那时起，在全国石油科研院所名录中并不十分抢眼的胜利钻井院，把目光敏锐地投向了广袤的海洋。

    “可燃冰属于战略资源，不能总依赖国外技术搞勘探开发。”时任胜利钻井院院长的韩来聚说，“国家的需要，就是我们攻关的方向。”

    中国海油深海石油开发有限公司率先挑起国家“863”项目“南海北部天然气水合物钻探取样关键技术”这一重担，其中，子课题“天然气水合物钻探取芯关键技术研究”由胜利钻井院接棒攻关。

    当时，受制于国外技术封锁，几乎查不到公开资料，没有借鉴，毫无头绪，胜利钻井院取芯工具研发团队只能摸着石头过河。

    五六年时间里，研发团队没有少走弯路。工具取芯方式、密封方式、保温方式，他们把能想到的设计思路一一呈现在图纸上，但希望的小火苗总是被现实无情地浇灭。

    在所有技术瓶颈中，保压技术是困扰团队最久的一个环节，数不清的设计、试制、试验与失败，几乎走进了死胡同。就在团队一筹莫展之际，裴学良从另一项目中触类旁通找到灵感，和团队成员连夜画出图纸，火速联系加工样品。不出所料，新的系统保压效果出奇地好。

    磕磕绊绊、反复尝试，伴随科研的偶然与必然，胜利钻井院取芯工具研发团队最终攻克了十余项关键技术，形成深海保温保压取芯技术。

    “真正的样机2013年才初见雏形。”韩来聚说，“打通从技术到实际应用的最后一公里，才是我们的目标。”

    可燃冰取芯工具只能在5英寸半钻杆104毫米的内径里起下操作，严格限制了工具尺寸。104毫米，也就茶碗大小。

    了解井下工具设计的人都十分清楚，“越是小工具，越是大文章”。胜利钻井院钻井工具首席专家吴仲华说：“发挥空间受限，采用常规技术难度很大，要实现同样的功能，更是难上加难。”

    研发团队所在的科研楼，进门迎面有句标语：一切从“心”开始。红色的心字一语双关，这是他们肩头的使命，更是做人做事的态度。

    历时三年，胜利钻井院取芯工具研发团队成功研发出保温保压取芯装置、带压转移装置、送入回收装置、集气点火装置、冷却装置等一整套工具，全部拥有自主知识产权，先后获得25项专利授权。最终，他们向国家交出了一份合格的答卷。

    “如果每个环节的可靠度有99%，那么拥有100个环节的工具可靠度就锐减为36%。”经历了南海探寻可燃冰的裴学良不满足于眼前的成绩，“我们希望工具更短一点，不断简化，无限接近完美。”

    海洋，蕴藏着丰富的矿产资源。取芯技术的发展路线也更加清晰，攻关海底取芯钻机，研发在线检测水合物系统……他们下定决心，要让胜利取芯技术成为行业标杆、世界一流。

（中国石化报）