海洋钻探旋转导向和随钻测井系统| 海底“璇玑”诞生记

其实，该系统有一个充满中国风的名字——“璇玑”——一种中国古代天文仪器。在海洋人眼中，大海一如寰宇，其科学技术多属于复杂系统研究，充满玄机，引人求索。

据悉，旋转导向和随钻测井系统代表着当今世界钻井技术发展的最高水平，被誉为石油钻井技术“皇冠上的明珠”。“璇玑”，让我国摆脱了20多年来对国外高端石油钻井技术的依赖。

2007年立项至今，“璇玑”从设计图纸的代码，走进设备生产车间，如今已形成系统“族谱”；从一个旧车库里的实验室，转战我国海上陆地油气田，直至走向国际市场……这是海洋企业作为创新主体的重要研发成果，是成果转化的成功实践，是几代海油人接续奋斗的故事。

海上钻井平台宛如一棵树，一条条井眼轨迹就是根系，寻着油藏蜿蜒，扎根海底。每一条轨迹需要独立地绕过其他井眼、躲过难以钻进的地层，每个根系分支的底端都要精准扎进油气藏，最终将油气源源不断地输送至平台井口。

实现这个过程，需要井下仪器具备实时勘测地层信息和实时调整钻头钻进方向的功能。不仅如此，钻井仪器还要能够承受井下150℃的高温、1400个大气压的高压、钻头破岩时数十个重力加速度的振动冲击，并在这种极端工况下稳定运行200小时以上……抗震、耐压等关键指标已经超过了航天标准。

这就是旋转导向和随钻测井技术。利用这种技术，平台可控油气藏范围最多可增加4~5倍，提高单井采收率2~3倍，节省作业时间30%~50%。该技术从20世纪90年代问世后，由3家国际油田技术公司垄断了近20年。

中国海油自1982年成立以来，致力于自主技术体系建设，在引进、消化、吸收先进技术的同时，通过自营勘探开发，综合和发展了相应的技术，形成了自己的配套技术和勘探开发能力。

在国家“863计划”的支持下，中国海油以测井、技服为代表的专业技术公司开始建立自主核心技术体系。

2001年，中国海油成功研制我国海洋石油工业第一款成像测井系统——ELIS电缆测井系统，2008年获得国家科技进步二等奖。该系统的成功研制和规模化应用为中国海油向另一座技术高峰——定向钻井技术进军积累了大量石油行业高端技术研发经验。

2006年，中国海油成立随钻测井技术研究室，开始尝试随钻测井、旋转导向技术探索与研发；2007年，中国海油经过国内外调研和系统性论证后，决定正式立项，开展技术攻关。

海洋油气勘探开发是未来国家油气能源保障的主战场，而旋转导向和随钻测井技术攻关，则是主战场上的攻坚战，是一把打开深海宝藏的“密钥”。

“璇玑”的故事开始了。

“要讲‘璇玑’的研发背景和过程，有无数人接续奋斗。但要讲‘璇玑’的故事，可以从一个人说起。”赵顺强所说的这个人名叫尚捷——中海油服油田技术研究院原院长，“璇玑”技术研发负责人。

海上油田要想继续提高产能，没有定向井和随钻测井技术，寸步难行。曾经，刚入职中国海油的尚捷，参与了一个随钻测井国产化项目。说白了，就是搜罗随钻测井的工具和配件，加以整合利用。

然而，当他越了解这项技术，越认识到，杂糅各家是拿不出高品质产品的，形成不了自主的系统平台，更不用说跟国际巨头“掰手腕”了。走自主研发道路的念头在尚捷心中越来越浓。而这也几乎成了海油人的共识。

一封邮件，让这个共识付诸行动。

邮件是尚捷的师傅、中海油服技术中心总工程师郭云写给时任中海油服执行副总裁董伟良的。郭云力陈技术自主研发势在必行、刻不容缓。中海油服党委坚决支持该建议，由油田技术事业部立即部署实施。当时，另一位中海油服技术中心总工程师卢涛更是前瞻性地布局技术性能与可靠性测试能力建设，将项目组报批的预算资金翻了一番。

事情决定了，那由谁来干呢？

2007年，30岁的尚捷接过了测井技术研发的“接力棒”。电子专业和定向井专业的专家郭云和周忠贵负责指导，尚捷统帅随钻测井和旋转导向两项技术研发。尚捷跑了多家高校，组建了电子、机械、软件等多专业的8人团队。

团队有了，去哪里建实验室？

最终，他们选择了位于河北燕郊的一个旧车库。这是在尚捷“办公室距离实验室不能超过20米”的标准下选择的。

蚊蚁、跳蚤、远离北京的家……与实验和办公条件相比，更为艰苦的是，项目从“理论可行”慢慢滑向了“实践恐慌”。

面对毫无头绪的浩繁资料，项目团队开始了现场调研。在天津塘沽定向井车间，反复向维修工程师请教；到陆地作业井，参观随钻系统作业；请现场工程师帮忙采集泥浆波形数据；收集基地和井场照片，研究随钻地面传感器和防爆隔离元件……

调研让原先看起来非常基础的一个个“小问题”，像一座座山一样摆在团队面前。新系统包括了几千个元器件，几十万个程序代码，技术难题多如牛毛，再与实际应用一结合，又派生出无数新难题。

虽然越调研越感觉任务压力大，但也正是因为调研，让他们更加坚定了决心。

“先进技术设备，外方服务商只租不卖。卖给我们的是残刀短剑，人家扛着长枪短炮，等着我们干不了了再登场。”现场工程师白雪龙说，宁上山不下海，海上作业有多苦，没有经历的人不会懂。然而，更多的是窝囊——都是热血爷们儿，谁没点自尊，不是咱们人吃不了苦，实在是技术工具差点事儿。

“让钻台上的兄弟们用上真正耐用、有效的工具，让他们少受点儿苦。更重要的是，中国的地层理应用中国造的仪器来勘测。”白雪龙说，这就是他们的初心。

半年时间，伙伴们吃透设计思路和技术细节，整理编制出20多万字的技术文档和上百张图纸，陆续突破了10余项关键技术瓶颈，自主设计建造试验测试装置近100种，研发出40余种高温电路、数千个机械液压部件，编写了上百万行程序代码。

2011年实钻试验成功，标志着“璇玑”历时4年研发成功，较行业龙头平均研发时间整整缩短4年。

“为了应对国内油气勘探市场旺盛的技术装备需求，在掌握核心技术的第一时间，我们就已经开始着手实现科技成果的高效转化。”团队技术骨干卢华涛介绍，从2011年试验成功，到2014年海试成功，再到“璇玑”族谱3种系列、数十种仪器面世，“璇玑”走出了自己的成果转化之路。

2013年前后，在国家科技创新政策激励下，中国海油建成了以河北燕郊科技园、新疆轮台实钻基地为中心，大港、大庆、山西等陆地油区为试作业点，渤海油田为实战能力检验主战场的亚洲第一、世界顶尖的系统化科研平台，这也大大加速了“璇玑”实战能力的成熟。

2014年，“璇玑”海试成功，震动了世界钻井技术领域。这标志着中国海油成为国内首家、全球第四家完全掌握该项技术的公司，中国也成为继美国之后，第二个拥有此项技术的国家。

“海试成功后，商业化应用作业才是真正的战场。”现任中海油服油田技术事业部总经理的尚捷说，“缩小故障圈就是拓宽成功面！”中国海油制定了闭环故障解决机制。“璇玑”集合了20多种学科的应用，由1000多道高端工艺组装，几百万个代码控制，升级工作极为复杂。

随着近百个故障的陆续关闭，“璇玑”入井成功率由最初的22%提升至90%，技术及功能得到了全面提升，在国内市场渐渐站稳了脚跟。

很快，“璇玑”实现了商业应用，迅速步入产业化进程。国外服务商主动降价，迅速开放了销售市场，主动寻求合作。2014年至今，中国海油累计减少该领域勘探开发成本支出近40亿元。

同年，在庆祝改革开放40周年大型展览的展台上，“璇玑”系统与国产大飞机C919、“天宫一号”相映成辉。

截至2022年3月，“璇玑”系统累计作业809井次，累计进尺81万米。

成绩面前，海油人仍然直面挑战。“我们与全球一流公司在技术成果产品转化能力上存在数量级差距。”尚捷说，技术领域的全球市场竞争是在技术向产品转化的效率、质量、规模、回报和迭代速度上，比拼的是规模化产能、全球化人才、市场化能力、供应链水平等综合因素组成的全维度能力体系上，也就是全产业链条中“木桶的短板”。

这是海油人的科学成败观。他们心中有一张图——清晰标识着与世界一流的差距；有一本账——技术产业才能支撑国家创新战略；更有一个梦——做突破关键核心技术的先锋队。

目前，中国海油已在“璇玑”配件供给方面寻求到更多的国内合作，并于2020年11月，在广东省佛山市建设了更大规模的海洋石油高端装备研发和制造基地。这也是中国海油旗下第一家从事高端石油勘探开发装备制造产业的混合所有制改革公司。

在高端人才培养方面，中国海油实施了全球引才计划、设立技术产品产业化激励基金；在研发资源拓展方面，中国海油在全球建成了5家研发及测试中心，与40余家高校院所建立合作关系。

2022年4月20日，中国海油再次传来好消息：我国首条旋转导向钻井与随钻测井“璇玑”系统智能化生产线在广东佛山建成投产，标志着由我国自主研发的“璇玑”系统正式迈入大规模产业化新阶段。