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2020年全国劳动模范尚捷:
为什么石油好像越用越“多”了?
【《有话》第59期:石油工程师的“贪吃蛇”游戏】几十年前,曾有专家说石油只够人类用20年了,后来专家又说只能用50年,再后来又说能用100年……我们都知道石油是一种地球经过长时间累积而成的资源,属于不可再生资源,那为什么石油反而越用越“多”了?事实上专家们的推测都是基于当时科技水平下人类对于地球的认知。本期《有话》邀请2020年全国劳动模范尚捷,分享我国石油工程师的“贪吃蛇”游戏,带我们一同了解为何石油会越用越“多”。

  大家好,我叫尚捷,是中国海油的一名科技工作者。主要从事测井和钻井仪器的研究。

  我从20多岁博士研究生毕业开始,加入中海油后一直只做了一件事:就是研制随钻测井和旋转导向(钻井系统)技术,俗称“贪吃蛇”技术。最初就是七、八个人,到现在已经发展到一百多人了。“贪吃蛇”技术的实现,让中国成为全球第二个同时拥有这两项技术的国家。更重要的是,它能够看清地层的所有信息,可以实现中国人脚下的土地用我们自己的仪器去探测;所有地层的数据,我们中国人自己是第一手先拿到的。

  “贪吃蛇”系统从2015年完成首次商业作业以来,到现在已经实现了规模的应用。目前该系统已经完成了520口井的作业、累积进尺超过50万米、作业足迹遍布中国海上的所有油田;同时,“贪吃蛇”系统在大庆、辽河、新疆等一些主要的陆地油田也有成功作业应用。通过它探明的储量,以及使用它开采出来的油气资源的价值已经超过一百亿人民币。

  虽然是很小的一串仪器,但是在这个仪器里面凝结了中国海油爱国、担当、奋斗、创新的新时代海油精神。有这种精神的传承和坚持,我们有信心去面对、去迎接更大的挑战。

  我们所从事的专业可能大家不太熟悉,所以我想先从一个问题讲起。为什么今天我们感觉好像石油越用越“多”?我们从小上学的时候就知道石油、天然气是不可再生能源,会越用越少。甚至几十年前就有专家预测过石油、天然气只够再用五十年。但是,到今天我们却感觉到石油越用越“多”,甚至由于石油供应过剩导致油价大幅度下跌。其中最根本的原因是科学技术的进步,这些技术进步推动我们走向海洋,获取大量油气资源。今年,中国就在海上开采出了6500万吨的油气,已经超过了大庆油田峰值时期的产值。

  “贪吃蛇”技术是这些重大突破中的一个,大家都知道上天和入地是人类面临的两大难题。但是,人类对宇宙的探索已经越来越远,月球、火星都已经不再是遥不可及。然而入地之旅却由于复杂的岩层阻隔变得异常艰难,我们每天必须使用的石油、天然气恰恰都埋藏在地下几千米的岩层之中。“贪吃蛇”系统就是用来探寻和开发这些复杂油气贮藏的关键技术之一。它既能够让钻头精确地在地下油气层中完成超长距离穿行,解锁以前无法动用的储藏;也可以在造价昂贵的海上平台下面打出像树根一样盘纵错杂的丛式井,产生超高的油气产量;此外它还可以随时用集成在钻头后面复杂的声电核仪器,准确地探知周边的地层。“贪吃蛇”技术,就像一个微缩在钻头后面,能够深入地下岩层的医院,它既有“检验科”,用“心电图”“B超”“X光”“核磁共振”来检查和判断地层;也有“手术室”,可以用精密的“手术刀”“导管”来精确地取出地下的油气层。所以,这项技术被誉为现代石油钻井技术中皇冠上的明珠。

  为什么被比喻成明珠?第一,是因为这项技术太重要了。它是复杂油气田,特别是海上油气田开发所必须的技术,在我们的技术成熟前,国家为了使用这项技术,已经向国外公司支付了上百亿人民币。第二,是因为这项技术太复杂了。有几千种机电液压零部件组合在一起工作,同时还要能够承受井下150度的高温、1400个大气压的高压、钻头破岩时产生的上千G的振动和冲击。因此,“贪吃蛇”技术从上世纪九十年代问世以后,在将近二十年的时间里,全球只有三家最顶尖的油田技术公司能够拥有。但是今天,我们中国海油的团队可以自豪地说:“咱们国家也已经完全拥有这项技术了!”这是我们团队努力了十四年最让我们高兴的事情。

  我毕业以后,凭着对精密仪器专业的爱好和对技术研发的热情,放弃了在北京工作的机会,来到了河北燕郊镇,加入了中国海油的一个研究所,开始了那时候还不知道会如此艰难、如此漫长的研发过程。记得研发的初期,我们团队只有四间办公室、几台电脑和七名工程师。没有任何试验测试的地方,我们就把一个废弃的、满是跳蚤的车库改造成了试验室,在里面开始了无知无畏的攻关,梦想着能够挑战行业内最尖端技术。我记得跳蚤闹得最凶的时候,我每天早上都用杀虫粉围着自己的桌椅洒出一个圈,坐在里面设计、画图。回想起来挺有意思,就跟孙悟空一样“圈地为牢”。后来,有人形容我们的团队无意中还真是来了一个中国版的“车库传奇”。

  刚开始的时候真的是一穷二白,国内没有这种成功的先例,进口仪器摸都没得摸,技术资料更是被完全封锁。我们就找寻一切的机会到处去看作业现场,看看仪器长什么样、别人怎么用,回来再昼思夜想,去猜测、揣摩仪器的工作原理,没完没了地讨论仪器结构机理,再去设计试验验证我们的想法,然后不断地推翻。用了整整一年的时间,我们终于形成了一个十几万字的技术方案、研制路线和试验计划,这也算是在这技术壁垒前,挤开了一道门缝吧。

  之后的几年,我们边设计、边试制、边试验、边修正最初方案中的错误,可以说每周甚至每天的心情都在小小的进步和巨大的失败之间反复切换。就这样,几十种电路、上千个零件、上万行代码终于攒出了 “贪吃蛇”稚嫩的模样。

  2010年,我们自己的第一版随钻测井样机研制成功;2011年,旋转导向的样机研制成功。这种从万念俱灰到踌躇满志,整个团队可以说很是兴奋了一下。但是,幸福的时光总是极其的短暂。样机实钻测试的屡战屡败,我们一次一次地被让我们折腾疯了的井队给轰走,听着一次一次来自不同方言和口音的抱怨。这些反复的失败就像在听交响乐,每一个高潮过后必然是一个很低的低谷。不断的埋怨也像那种沉重的鼓点,每一下都砸在团队每个人心上。但是,所有的成功都是被失败反复碾压出来的。我们的团队被碾压得越来越粗,变成了一帮遇到失败但不需要任何时间来疗伤的人;我们的团队也被碾压得越来越细,成了一群极度敬畏每一个技术细节的人。一次一次的失败和教训让我们刻骨铭心,没有任何一个电子器件、一行程序代码、一个公差参数可以应付,在现场中每一个再微小的应付都会变成失败和噩梦。

  到了2014年10月,由中国海油自主研发、研制的随钻测井和旋转导向钻井系统在渤海油田作业成功。来不及喜悦,更大的挑战随之而来——这项技术市场推广极其困难。那时候,我们的技术在可靠性上跟国际成熟技术差距非常大,之前只租不卖的国外公司也立即开始向中国销售仪器,并且降低服务价格。但是,经历过反复失败碾压的我们已经不再害怕这种更大的挑战,我们坚信能够自己把握自己的命运。在质量的比拼上,只有直线超车,没有弯道。从那时起,我们一头扎进了故障的跟踪关闭、批量制造体系、运行维护机制、作业支持、人员技术培训。我们的“贪吃蛇”系统从那会开始升级了几十次,作业成功率每年能追赶五到六个百分点,到现在已经到达了86%,再有一两年,我们肯定追上95%的国际一流水平。

  一路走来,我越来越相信一句话:成功就是从失败到失败保持热情不减。科研中的每一次努力,没有100分的成功,也不会有0分的失败。只有不断地进步、失败、再进步去趋近成功。做事情的过程才是最大的奖励!

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