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基层写真:当“特殊扣”遇上页岩
2015-10-10 17:14

  天津广播网消息: “特殊扣”是无缝钢管中最薄弱的螺纹连接部件,近年来,天津钢管公司依靠“特殊扣”技术的自主研发,积极抢占页岩气等能源开采的高端市场,成为国内相关技术的领跑者,和国内外100多个大型油气公司的主力供应商。

  “在油田,“特殊扣”被叫做油田里的“绣花针”,如果有一点杂质,就会影响它的密封性能……”

  说话的是钢管公司技术中心螺纹研究室主任史宾,他指着一根根“特殊扣”的样品说,它的功能说白了就是把两根钢管用螺纹牢牢拧接在一起,其在高温深井中的密封和抗压性能,直接影响到管材的安全使用。

  早在2010年,“大无缝”自主研发的超高强度“特殊扣”套管,就在中石油塔里木油田成功下井7087米,打破了国外垄断。然而,作为技术上的领跑者,他们很快就被同行步步紧追。

  史宾:“竞争对手的产品逐渐成熟了,而且实验的等级并不比我们低,还站在原来的技术上那肯定是没游戏的,维持不了几年。”

  经过反复考量,史宾瞄准了从美国兴起的页岩气开发。页岩密不透水,要从肉眼完全看不出任何孔隙的黑疙瘩里采出气体,需要用无缝钢管输送巨大压强的水流,水流通过管道上的射孔射出,将岩石层打出裂缝,气体析出后再通过管道输送出井。

  史宾:“相当于把很大的液体能量从管子输送到地层中去,既要把页岩层给压碎,又不能造成我管子的损坏,这就对螺纹有很高的要求。”

  史宾说,由于我国页岩分布地区地理结构异常复杂,无法照搬美国的螺纹连接技术,只有走自主研发一条路。

  2011年,钢管公司创新研发机制,课题组可以跨部门横向重组。柳玉伟当时并不是螺纹研究室的研究员,但因为所学专业的优势,加入了“特殊扣”项目组,他所擅长的“有限元分析”对研发至关重要。

  柳玉伟:“美国的航天飞机就是用‘有限元’测上去的,他不可能做实验,就是通过‘有限元’进行分析。当时我住在武清,早晨大概5点多就要从家里出来,在公路上打个车,去勤俭桥坐班车,打车的过程中我还在拿本和铅笔画,考虑哪个结构最合理,坐车都忘了下车了,哈哈。”

  就在研发团队各司其职、加快脚步的同时,千里之外,中石油、中石化纷纷在四川等地抢占页岩气开采市场。2012年10月,钢管公司销售经理许阳从重庆给史宾打来电话,说中石化在涪陵要有“大动作”,对“特殊扣”的性能要求极高。第二天,史宾就赶到了涪陵,实地调研结果出乎他的意料。

  史宾:“最开始我们认为水的压力也就是60、70兆帕,到现场才发现超过100兆帕,要不然你想怎么能把岩石给击碎呢。”

  一兆帕的压力能顶起100米的水柱,100兆帕的压强可想而知。史宾说,除了巨大的水压之外,套管在地下还要经历20多次100多度的温差骤变,每次热胀冷缩也都考验着“特殊扣”的密封性能。

  回到天津后,他带领研发团队像上足了发条一样日夜赶工。然而让史宾苦恼的是,新产品一旦进入实验环节,就会因为实验设备不足而限于停滞。2013年公司借企业重组的优势,筹措3000万元资金,购入两台能够模拟页岩开采环境的实验设备,解了项目组的燃眉之急。

  史宾:“完全模拟油田的工况,反复去折腾这个扣,怎么折腾它能不漏?反复实验去进行参数的重新匹配。”

  史宾说,光是“滑动摩擦系数”一项参数,他们就做了116次微调,最小的差距可以精确到小数点后6位,而这样的核心参数有36项。

  去年5月,适合于页岩气开采的新型“特殊扣”产品终于诞生了,其抗压能力超过140兆帕,远高于用户100兆帕的需求。12月6日,首批600根用“特殊扣”连接的页岩气套管开始下井,回想起在涪陵“跟井”的日子,柳玉伟至今还很难忘。

  柳玉伟:“从第一根其实心里也是很忐忑的,因为是用氦气检测,它非常灵敏就能检测到,但是泄露的气体和空气中的氦气含量是非常接近,第一次测完通过之后我们赶紧过去用纸扇一扇,别让它的浓度聚集在那个地方太多。”

  柳玉伟说,每根管下井之前还要进行三次“气密封”实验,只要有一根管出现一次漏气,全部工程就要叫停。

  柳玉伟:“600多根管都进行了压力测试,经过了七八天的煎熬,终于是下井成功了,最后一根管成功下井之后,我们都把喜悦和照片发到微信朋友圈,当时我用了一句歌词:‘天空渐渐亮起来,我仍在梦境间徘徊’,我看一下这是几点,凌晨4点13,很快7个赞12个评论。因为当时很疲惫,释放了压力,渐渐看到一丝清晨的阳光,应该用一首诗最好表达,但一下子就想起了这句歌词……”

  钢管公司销售经理许阳说,正是因为“特殊扣”等技术的突破,天津钢管公司成为涪陵页岩气国家示范区的主力供应商。

  许阳:“到目前为止,我们供给中石化涪陵区块的套管已经有好几万吨,绝大部分市场份额都是给我们的,因为我们是主力供应商。”

  眼下,天津钢管公司拥有30多项专利的各类“特殊扣”套管,销往中石油、中石化、壳牌、道达尔等国内外100多个大型油、气公司。史宾说,要想在高端市场站稳脚跟,研发的脚步只能快些、再快一些。(“百名记者在基层”小分队记者赵磊、陈晨)

稿源: 天津广播电视台  2015-10-10 17:14     编辑: 任欣
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