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民丰8号台新型井工厂集中折射出了石油工程行业的生产模式变革。
文‖ 陆晓如 / 张玉 周文馨
君不见,黄河之水天上来,奔流到海不复回。
大河与大海的激情碰撞,造就了黄河三角洲这片广袤神奇的土地。
在这里,老一辈石油工人曾喊着号子,以人拉肩扛的艰苦奋斗,在盐碱荒滩上写就了建设大油田的传奇。
今天,胜利石油工程人正以民丰8号台为示范,以这座新型井工厂集中折射出的生产模式变革,在这里铺展开一幅新时代端牢能源饭碗的崭新画卷。
布局集约化
东营市园博园公园湖畔,3座钻塔并排矗立,直插云霄。那就是民丰8号台所在。
走进去,要不是耳畔轰鸣的钻机声、眼前高耸的钻塔,很难知道这是一处正在施工的钻井现场——地面干净整洁,看不见任何油污;营房、各类设备,布设井然有序;鼻子闻不到油味,也感受不到粉尘……
“这是我们打造的国内领先的新型井工厂,也是中国石化集团公司首个页岩油科产融创项目。”胜利石油工程公司黄河钻井总公司70183SL钻井队党支部书记、民丰8号台平台经理李东洋介绍时,语气里洋溢着浓浓的自豪感。
井工厂,在石油工程行业里,不是什么新鲜词。
它最早起源于美国,是北美页岩气开发为了提高效率、降低成本而提出的。随着我国页岩气的开发,井工厂模式随之在我国落地。
对于胜利石油工程公司来说,它也算不上新鲜。
2013年,胜利油田启动白鹭湖井区。以井工厂模式部署的3个井组,皆由胜利石油工程公司打成。2022年,在胜利济阳国家级页岩油示范区牛页一区试验井组,胜利石油工程公司更是留下了浓墨重彩的一笔:在井场占地面积减少36%的前提下,顺利完成20口井的钻井任务,并将单井钻井周期从133天缩短到30天以内。
时至今日,井工厂在胜利石油工程公司手中再次升级——民丰8号台新型井工厂3部钻机要施工36口井。
“这是被逼出来的。”石油工程领域钻井工程专业集团高级专家周延军坦言,“一边是页岩油产能建设的硬指标,一边是生态保护的刚性约束,我们必须找到平衡点。”
胜利油田提出,力争2030年实现页岩油产量300万吨,单井成本降至“3”字头。而民丰页岩油区块地处东营市金湖银河生态敏感区,周边水网纵横,生态管控要求严苛。
在常规钻井模式下,一个井场一台钻机施工,拖家带口的配套设备沿井场边缘排布,单个井场需要征地19亩。像金湖银河这般生态红线密布的区域里,很难有大规模铺展井场的空间。
怎么办?
胜利石油工程公司与胜利油田密切配合,技术团队前后召开30多轮方案论证会,彻底推翻了传统钻井队“一井一全配套”的布局逻辑,形成了民丰8号台新型井工厂——创新地上地下一体化部署,在长175米、宽148米的空间内部署36口井,“地上分三排、地下分三区”优化匹配井口与靶点,3部70型电动钻机同台施工。
70型钻机属于大型钻机,设备设施多,空间需求大。民丰8号台要在有限的空间里,部署几百台套各类设备,并保证摆放合理、运行顺畅,挑战前所未有。
在压力中找方法、在挑战里寻突破,将成本和效率进行最优匹配,将区域和资源进行最佳统筹,民丰8号台整体布局地面大平台,将所有钻井机组的通用功能进行整合优化。优化后的井场被划分为钻台区、动力区、泵房区、罐区、辅助区。
“通过五大功能区的模块化集约布局,民丰8号台将单井征地直接压缩到0.62亩,极大提高了土地利用率,在有限的土地资源里抠出了翻倍的产能空间。”李东洋说。
这套集约化的井场布局,不仅解决了生态敏感区征地难的痛点,而且从根源上消除了传统井场杂乱无序的安全隐患。作业通道、应急逃生路线等全部标准化规划,井场通行效率和安全冗余大幅提高。
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资源共享化
在周延军看来,以民丰8号台为代表的新型井工厂更大的亮点在于各种资源的共享。
常规钻井队长期沿用“小而全”的配置逻辑。例如,一支钻井队若使用70型钻机,需要配置3台发电机、7个循环储备罐、3台钻井泵。配置齐全的背后,是大量设备常年处于低负荷状态。
民丰8号台新型井工厂跳出了常规钻井队的配置定式。
“我们通过动力系统分离、循环系统分离、储备模块分离、钻机人员分离四大分离,搭建起了覆盖钻井泵、动力区、循环罐、混配装置、储备罐、钻井液、人员的七大共享体系。”李东洋介绍说。
在这套共享体系里,装备共享体现得最为直观。
若按常规钻井队的配置逻辑,3支使用70型钻机的钻井队共需配套9台发电机、21个循环罐、9台钻井泵。而民丰8号台通过资源共享优化,2台应急备用发电机、15个循环罐、6台钻井泵就能满足全部作业需求。
这不是一道简单的加减法,而是实现了资源功效的双向倍增。
以钻井泵为例。常规钻井队配套的3台钻井泵用二备一,闲置率高。而民丰8号台不仅整体配套的钻井泵数量减少了,而且单机最多可用4台钻井泵,能够达到提高泵压和排量的效果,促进钻井提速。钻井泵基本满负荷运转,资源占用少了,闲置率低了,资源发挥出了最大的功效。
“民丰8号台井组整体设备配置减少、单机可选设备增加,设备综合利用率从传统模式的60%提高至接近100%。优化出来的装备也没有闲置,而是全部统一调配至其他工区使用,既盘活了存量资产,又减少了公司新设备采购的大额投入。”胜利石油工程公司技术发展部副经理王智锋说。
人员共享则把钻井现场的人力效能发挥到了极致。
管理资源共享——组建以页岩油钻井工程专家任总指挥的“双平台长”管理团队。平台长总负责,下设三级管理架构。一个管理团队对3支钻井队进行统一管理,权责明晰,管理流程通畅。3支钻井队重组为3个机组,机组长服从项目部统一管理,现场执行力被强化。
保障资源共享——设立生产、技术、装备、安全4个专业保障组,确保现场问题的快速响应和专业处置;设立营房建设、生活保障、后勤服务、物料保供4个后勤保障组,统一提供后勤支持。
施工资源共享——创新推行错峰生产机制,人员潮汐共享。3个机组分别处于钻进作业、完井作业、开钻准备三个不同阶段。处于开钻准备阶段的机组,大部分人员暂时没有高强度作业任务,就可以跨单元支援其他两支正在钻进、完井的队伍,填补其作业高峰的人力缺口。
“过去单支70型钻机钻井队标配50人,一年最多打4口井。而民丰8号台3支钻井队总共88人,年完井能力突破30口,人均效能大大提高。”王智锋算了一笔简单的账。
建立各类生产资源的共享圈,没有一套设备闲置,也没有一个人闲置、一个岗位缺人,民丰8号台真正实现了物尽其用、人尽其力。
数据更是给予了最直接的证明——优化20台套大型钻井装备,人员节约30%。
让李东洋津津乐道的是:“资源大家一块用,摊薄了单井钻井成本,让我们能够向着‘3字头’的攻坚目标靠近。”
装备自动化
在中国石油工业波澜壮阔的历史长卷里,有一幕始终滚烫——
铁人王进喜义无反顾跳进泥浆池,用身体搅拌泥浆。这一跳,成为那一代石油工人艰苦创业的生动写照。
在李东洋的记忆中,相比铁人时代,他2009年参加工作时,钻井装备已经是鸟枪换炮,但主要依靠人力作业的模式没变;石油工人的工作环境虽有很大改善,但依然艰苦且危险:“冬天零下十几度,二层台上的风像刀子一样刮在脸上。钻井工人站在十几米高的二层台上,全靠人力拉钻杆、扣吊卡,一趟下来浑身冻得失去知觉。而且高处坠落、物体打击等安全风险极高。”
不论哪个行业,最金贵的都是人。胜利石油工程公司下决心,要以机械化助人、以自动化替人。
攻坚的重担落在了钻井工艺研究院石油机械研究所。
2009年起,石油机械研究所陆续承担了国家“863”,中国石化集团公司、中国石化石油工程公司等各级别课题,开展管柱自动化技术与装备的研究攻关。
“我们搞自动化不是为了赶时髦,而是践行‘低风险、少接害’的本质化安全理念,通过攻关研发自动化钻井装备,把员工从最苦、最累、最危险的岗位上替换下来。”胜利石油工程公司钻井工艺研究院石油机械研究所副所长邓霖说。
仅以动力猫道为例。
传统井队输送管柱,主要通过气动绞车提升、人工推拉完成管柱上下钻台。输送大尺寸套管时,还需要吊车来协助作业。人、车、机械、管柱交织在一个有限的区域内,危险程度可想而知。
2015年,当第一代国产动力猫道在胜利石油工程公司诞生时,石油机械研究所的研发人员都兴奋于实现了管柱自动输送,解放了人力。
而他们没有止步于此。常规式、伸缩臂式,绞车提升式、液缸直推式,截断式、非截断式,集成式、非集成式……不断升级迭代动力猫道,持续给予钻井现场更好的体验感。
千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金。
自主设计集成国内首台全自动钻机、国内首台套管钻井自动化钻机、国内首台套钻井液在线监测设备……如今,胜利石油工程公司全场景自动化少人化钻井成套技术覆盖了管柱操作、钻井液处置、钻井井控、固井监测、井场信息化等核心钻井业务场景。
由此,钻井作业由“操控多人化、作业机械化”转变为“操控一键化、流程自动化”,彻底颠覆了传统钻台的作业模式。
民丰8号台成为这一新模式的最佳注脚。
地面与钻台面之间,动力猫道与缓冲机械手配合,管柱自动往返输送。
钻台上,二层台排管装置与液压吊卡配合,实现了二层台无人化作业,彻底把钻井工人从二层台、井口等高危区域解放出来。
司钻房内,操作人员坐在操作椅上,盯着屏幕上的实时参数,轻推操纵杆就能完成全部钻进作业,就像是在开飞机。双层隔音玻璃隔绝钻机噪声,空调让室内始终保持舒适温度,蓝领工人有了白领的既视感。
“每班操作人员可减少2~3人,劳动强度降低90%。而且不同自动化设备的动作自动识别校验,彻底避免了过去人工操作失误导致的设备碰撞、人员伤害事故,钻井作业本质安全水平实现代际级提升。”作为新一代石油工人,李东洋为此大大点赞。
这种崭新的钻井画面,正跟随胜利石油工程公司市场拓展的步伐,出现在更多钻井现场。
在涪陵页岩气国家级示范区、中国石化“深地工程”顺北基地等重点油区,胜利石油工程公司配套了30套管柱自动化系统。动力猫道已在中国石化、中国石油等累计推广销售150余套,其中7套出口至沙特、埃及市场。
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作业流水化
如果把常见的制造企业流水线作业比作一条线,那么油服行业的生产场景更像一张网:涉及的专业多,场景多变。
在集约化、共享化、自动化的硬件支持下,胜利石油工程公司让井场上复杂的工序,有了如流水般高效推进的可能——民丰8号台创新实施了坦克式流水化施工模式。
在钻井环节,按照通常的打法,从“一开”“二开”打到“三开”,打完一口再打下一口。每口井“二开”施工完后需要把本开次所需要的钻杆从钻台移送到场地上,再把“三开”所需要的小一尺寸的钻具从场地拉到钻台上,接成立柱。辗转腾挪,整个过程烦琐又耗费时间,历来是钻井提速提效的一大瓶颈。
敢做第一个吃螃蟹的人。针对近年来同台丛式井、三开次井、深井增多的实际,胜利石油工程公司积极探索建立一体化运行、批量化施工模式,在胜利油田率先推行井工厂批钻模式。
“丛式井组井位集中,一个平台上部署着几口甚至几十口井,且油藏类型相似,很适合采用流水线式的钻井作业。”周延军指出。
在这种施工模式下,先进行井组所有井的“一开”“二开”施工。全部完成后,再进行井组所有井的“三开”施工。这在整个石油工程行业也是一种全新的生产模式。
2022年,胜利石油工程公司落地第一个采用井工厂批钻模式的试验井组——罗68丛式井组。
新的施工模式让设备利用率更高——整拖可直接带钻具移位,每口井省去更换钻具2次,节约施工周期1~2天;同一地层连续施工7口井,可根据前一口井的施工经验不断优化钻具组合、调整钻井参数,让施工流程更流畅。
最终,承钻的渤海钻井总公司40217钻井队顺利完成钻井任务,相比常规施工模式,平均每口井的钻井速度提高24.9%,钻井周期缩短15.9%。罗68-斜32井建井周期21.16天,创出了该区块同类型井最快施工纪录。
民丰8号台不仅采用了这一提速提效良方,而且进行了升级——坚持“打一备一看一”动态轮转。就像下棋,走一步看两步,甚至更多步。
在整体谋划推进的思维下,3部钻机同步协同作业,生产流程从“串联”变为“并联”,沿12口井的井排批钻,达到“钻进、完井、准备、钻进”状态,钻机、设备高效利用。打完一批依次步进式整拖,整拖时间节约88.89%,机械钻速提高71.38%。
“作业间隙的非生产时间被极致压缩,告别了传统模式下‘打完一口井、搬家一个月’的低效等待,同时降低了搬迁安带来的安全风险。”李东洋说。
事实上,胜利石油工程公司的流水化生产,不仅仅体现在钻井环节。钻井、固井、压裂、试油等环节链式推进,形成了一条更大的流水线。
“各专业从源头开始参与项目整体布局,提前考虑好各专业的施工需求。”胜利石油工程公司井下作业公司压裂五中队经理、党支部副书记朱国菘介绍说。
他举了个简单的例子。民丰8号台原设计方案中,井间距只有3米多。从钻井角度来看,井间距近,整拖距离就近,能够钻得更快。但从压裂角度来看,井间距太近会产生井间互相干扰等不利影响。因此,方案将井间距扩到了5~6米,钻井、压裂都不受影响,整体效率就上来了。
像坦克集群推进一样滚动前进,民丰8号台实现钻井、压裂、投产等工序无缝衔接,彻底打破过去工序间无效停待的行业顽疾,建产速度成倍提升。
井场绿色化
金湖银河,波光粼粼,芳草萋萋,禽鸟掠岸飞。
站在钻井平台上,环顾民丰8号台四周,眼前井场与生态保护区无缝衔接的景象,成为胜利石油工程公司“打一口井、留一片绿”的无声证明。
过去的井场,雨天满脚黑泥,晴天漫天扬尘。从早到晚,大功率柴油机震得地面发颤,噪声大到面对面说话都得扯着嗓子喊。柴油机的黑烟顺着风在井场上空飘,空气里弥漫着柴油和原油的气味。石油工人常常是一身油污。
绿水青山就是金山银山。
绝不走“先污染后治理”的老路,胜利石油工程公司着力以含绿量提升高质量发展含金量。
推进钻机电动化,有效降低柴油燃烧污染和作业现场噪声;构建钻井液全生命周期精准管控体系,实现“源头减量—过程回用—末端清零”的绿色闭环;针对钻井泥浆易渗漏污染土壤的问题,持续推行泥浆不落地工艺,采用新型高分子防渗膜对泥浆可能落地的区域进行全封闭处理……
看今天的民丰8号台,不仅仅是气不上天、水不外排、油不落地、声不扰民的环保井场,而且是低碳的绿色井场——100%采用工业电网直供供电,仅保留2台柴油发电机作为应急备用。对比传统单井全柴油发电的模式,单井直接减少碳排放480余吨,相当于种了2万多棵树的碳汇量。
窥一隅而见广厦。
“胜利石油工程公司深入贯彻落实习近平生态文明思想,统筹推进‘绿色企业’‘无废企业’创建,将绿色低碳理念融入改革发展全过程、各环节,全力打造绿色洁净亮丽名片,为石油工程企业绿色低碳转型做出胜利示范。”周延军指出。
管理层面,先后设立绿色低碳办公室、新能源开发利用研究所和新能源服务中心,构建起“管办研”相结合的绿色低碳发展常态运行体系;发布油气工程领域首份由企业主导的《绿色低碳发展白皮书》,明确创建绿意盎然“新油服”企业的目标。
技术层面,一手形成多元供能调度、高效用能优化、固废循环利用、碳效精准管控的全链条石油工程绿色低碳技术体系,在国内石油工程领域率先开启“碳核算”工作,并获得了国内首张钻井、试油碳足迹评价证书;一手积极攻关水热型地热、矿盐开发、盐穴压缩空气储能、干热岩发电等非油领域产业关键技术。
业务层面,对内聚焦绿色高效用能,以建设绿色低碳示范队伍为切入点,攻关应用新能源技术,推动能碳最优化;对外聚焦工程技术服务,发挥井筒技术优势,打造胜利工程新能源技术服务品牌。
成效扎扎实实体现在一座座井场上,也体现在一个个数字里——与“十四五”初相比,2025年胜利石油工程公司钻机电动化率由40%提高至80%,网电装备配套率100%,绿电使用占比25%,万元产值碳排放量下降42%,万元产值综合能耗下降48%。2020—2025年,连续6年被评为中国石化绿色企业。
离开民丰8号台,关于新型井工厂、新的生产模式、新的钻井纪录的赞叹长久萦绕,就像多位院士实地参观核验后给出“不可思议”的评价。
而更多的“不可思议”,还将以民丰8号台为起点向外蔓延。据悉,胜利石油工程公司将以民丰8号台的3支钻井队为火种,推进新型井工厂裂变式扩张:3支成熟队伍分别带教新队伍,分别承担新井组的施工任务,裂变出3个新型井工厂;以此类推。
星火燎原。更多新型井工厂将以提质、提速、提效、提产、降本的实绩,更快完成油气产能建设任务,更有力支撑保障国家能源安全。
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