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          探礦工程在線 > 正文

          在深海處演繹“冰與火”的傳奇

          ——記自然資源部中國地質調查局天然氣水合物試采現場指揮部總工程師謝文衛

          發布時間:2020年05月21日
          來源:中國礦業報(2020-05-21) 作者:劉曉慧

          試采關井作業已經結束了半個月,謝文衛還留在平臺上。

          他是自然資源部中國地質調查局勘探技術研究所副所長、廣州海洋局副局長(掛職)、海域天然氣水合物第二輪試采現場指揮部總工程師,試采工程技術攻關負責人。

          “還留在平臺上,是還需要在指揮長和常務副指揮長的領導下,跟蹤工程進展、分析和解決遇到工程方面的問題,盡力保證工程任務目標的全面完成。關井后,還有一系列的后續測試工作和收尾工作?!?

          2020年3月18日,由自然資源部中國地質調查局組織實施的我國海域天然氣水合物第二輪試采取得圓滿成功,實現了既定目標。

          謝文衛說,參與其中,榮幸欣慰。

          參與試采,他已經不是第一次。這一輪,他隨吸力錨下入工程船,兩次出海共13天,在藍鯨Ⅱ號平臺上122天。他按照指揮部領導要求,與工程團隊一道開展制約天然氣水合物產業化進程的世界性技術難題攻關,形成一套集鉆井工藝、套管下入、完井防砂、人工舉升與流動保障等方面于一體的工程技術體系,助力第二輪試采在不斷摸索中實現技術創新。而從更宏大的意義來講,是為深化南海北部天然氣水合物工程開發技術起到了重要的推動作用。

          成功源于深厚專業積累和實踐積淀

          參加工作26年,謝文衛一直在鉆探工藝與設備的研究開發、鉆探工程新技術應用與創新等領域浸染。經多年的積累,他已經是國內鉆探工程領域的知名專家。

          廣博的業務知識和扎實的實踐積淀,為他先后兩次協助推動天然氣水合物試采工程技術攻關打下了堅實基礎。

          2002年,他參與了我國大陸科學鉆探工程實施。由他負責的液動潛孔錘技術在工程中成功應用,并成為我國大陸科學鉆探工程方面的主要工程技術成果,為提升我國深部地球科學研究探索能力提供了有力支撐。

          2016年,天然氣水合物準備第一輪試采。自然資源部中國地質調查局黨組提出“日產1萬立方米、持續試采1周”的目標。

          謝文衛作為現場指揮部辦公室副主任兼工程組組長,壓力如山。但在整個團隊開拓創新、合力攻關之下,最終成功從水深1266米海底以下203米~277米的天然氣水合物礦藏開采出天然氣,實現了多項理論、技術、裝備的自主創新,創造了產氣時長和產氣總量的世界紀錄,圓滿完成了既定目標任務。

          2017年8月,第一輪試采成功后,為加快推進天然氣水合物產業化進程,中國地質調查局黨組提出了“日產2萬立方米,持續1個月”的目標任務。

          產能目標的大幅度提升,意味著工程技術全面升級革新。

          工程上的科技攻堅,他必須負起責任。

          “堅持以問題為導向”,“大膽嘗試,反復試驗,逐步攻克”是他對試采關鍵技術攻關的法寶。在他的帶領下,工程中心與各參與單位合作,最終實現了多項技術、工藝、方法、裝備的全方位、多系列自主創新,保障第二輪天然氣水合物試采取得圓滿成功。

          第二輪試采,工程實施涉及鉆井、完井、人工舉升、測試、監測等極具挑戰的多個環節,其復雜性遠超常規鉆井,需要加強統籌實施。試采井特有的高造斜率與井壁地層的松軟條件,使得許多常規的鉆井及井下工具均難以適用,且其中的技術問題、難點相互交織,錯綜復雜。

          在兩年多的準備階段,指揮部召開各類技術研討、工作推進會議200余次。圍繞深海淺層泥質粉砂儲層天然氣水合物賦存的特點,密切跟蹤地質勘查及模擬測試的最新認識和成果,組織定向水平井的鉆井、套管下入、完井方式、人工舉升與流動保障等方面的技術攻關,針對深海淺軟地層水平井鉆井、人工舉升等關鍵技術環節進行反復技術驗證并不斷修改完善,最終完成一套切實可行的增產工程技術方案設計,成功解決了深海淺軟地層水平井鉆井建井難度大、軟弱地層滲透率低、地層巖性粒徑細防砂工藝要求高、管柱下入難度大等諸多世界性技術難題。同時,完成龍河、東營等4個試驗場地建設,并開展21口試驗井作業,其中井下試驗92次,總進尺超12000米,為第二輪試采成功奠定了堅實基礎。

          這是一項嚴謹的科技攻關。但謝文衛深知,這也是對“兵團”集體戰斗力的實戰考驗。

          “事必躬親、務求極致”是謝文衛對自己的要求。要做到“閉上眼睛都能描繪出每一個施工環節潛在風險的應對措施”是他對“兵團”的要求。團隊配合必須絲絲入扣。要從全流程、多方面、全方位深入跟進,就需要發揮團隊成員各自專業特長,每天對出現的問題及潛在風險進行梳理并形成問題清單,將每一個工作環節落實到個人,“每周一碰頭,不解決不銷項”。

          2019年10月,吸力錨下入作業階段,恰逢最惡劣海況,最大浪高達5米,深水工程船先后兩次被迫返航。海況復雜多變,工期一拖再拖,指揮長葉建良和常務副指揮長秦緒文心急如焚。海況稍微好轉,他奉命登上深水工程船,赴現場推進吸力錨置入作業。

          為保證自研吸力錨能在最后一個作業窗口內順利下入,他組織各方分析工程中的問題,全程在現場協助作業人員回收吸力泵等設備,最終順利完成吸力錨置入,為后續施工井口的安全穩定性提供了重要保障。

          2019年11月底,正式開鉆后,每一個環節每一個施工操作前都必須組織召開專題討論會。在定向鉆進、套管下入等關鍵施工環節,他時刻跟蹤施工進展,始終與一線施工人員共同堅守,隨時做好應對突發情況的準備。

          每天休息三四個小時是他的常態,對講機就放在枕邊。他說,這樣能隨時了解現場情況。只有帶著它,才能安心休息片刻。

          引領全球深海淺軟地層水平井鉆采技術

          天然氣水合物是潛力巨大的高效清潔新型能源,是世界能源發展的戰略制高點,但其勘查開采產業化仍是一項世界性難題。

          2017年第一輪試采前30天的總產氣量是20.7萬立方米,平均日產6873立方米。與第一輪試采目標相比,要想實現“日產2萬立方米,持續1個月”,難度之大可想而知。

          產能目標的大幅度提升,需要在第一輪垂直井開采的基礎上,進行工程技術的全面創新。從工程方面分析,水平井可顯著增加井筒與儲層的接觸面積,從而實現產能的大幅度增加。因此,指揮部確定“水平井是第二輪試采的基本方向”。

          但實際情況是試采區儲層極軟,試采礦體埋深又很淺,井眼的造斜率遠超國際上最高的12°/30米的紀錄,這是一項巨大的挑戰。必須在深海淺軟未固結儲層的水平井鉆井和下套管技術方面實現飛躍性突破。同時,作為一項試采驗證研究工程,在完成試采產能目標提升的同時,還要在井筒內建立起一套為開展海域天然氣水合物的地質及儲層研究提供幫助的輔助功能監測體系。這使水平井的技術挑戰更加艱巨。

          在一項工程中,要在技術上同時解決儲層埋深淺、軟地層強造斜困難、井口和井壁穩定性差、安全密度窗口窄、垂直井段短管柱摩擦阻力大、大尺寸井眼定向造斜困難、井眼軌跡不易控制、高造斜段套管下入風險高等諸多挑戰,壓力可想而知。

          謝文衛組織自然資源部中國地質調查局勘探技術研究所定向井團隊與海上工程團隊迅速建立“前店后廠”科研機制,集中攻關高造斜長壽命鉆具。在東營、廊坊、渤海和南海4個試驗基地反復試驗,不斷優化造斜鉆具結構和鉆井工藝控制參數,提高鉆具造斜能力的穩定性;同時,經過廣泛調研與自主創新,在葉建良指揮長大力推動下,在井口穩定性研究方面取得重大突破,形成具有自主知識產權的國產吸力錨技術。此外,積極探索適合高造斜段使用的鈦合金套管技術,利用其適應地層變形能力強的特性,維護井筒完整性,保障施工順利進行。

          最終在第二輪試采中實現300米以淺松軟地層水平井安全建井,并實現了最大狗腿度超15°/30米、水平段超300米的重大突破,引領全球深海淺軟地層水平井鉆井技術。這項技術的應用,為最終實現持續產氣30天,創造“產氣總量86.14萬立方米,日均產氣2.87萬立方米”兩項新的世界紀錄,奠定了堅實的技術基礎。

          前行路上的一盞明燈

          2017年7月第二輪天然氣水合物試采準備工作開始,謝文衛就搬到了工程團隊辦公室角落里一個2平方米左右的工位,一坐兩年多。

          試采工程進展的全部信息要隨時掌握,更準確的海上及陸上試驗數據要隨時掌握,各項工程方案的細節要隨時掌握,國內外最新進展和經驗要隨時掌握。他跟他的“兵團”說,要多出差、多學習、多參與,但要“短平快”“能一天干完堅決不兩天干完”“能下班以后出差堅決不占用上班時間”,要對每一次行動及時整理分析總結,發現問題立刻解決。

          在他的“兵團”里,“ 90后”占大半。如今,他們已經迅速成長為一支紀律嚴明、分工明確、人人能獨當一面、充滿戰斗力的專業隊伍。

          謝文衛以自己的行動潛移默化地規范著他的“兵團”成長。

          他的“兵”說他,“出差最多、加班最晚、甚至吃飯次數也最少……在船上調研,晚上七點多開飯,謝主任一口氣吃了兩個饅頭,還一直夸贊廚師手藝不錯。其實那是他當天的第一頓飯……”“他工作兢兢業業、一絲不茍的態度,是事業前行路上的一盞明燈!”凌晨乘飛機去北京開會,當晚返回,凌晨到達廣州,第二天又坐回他的2平方米的辦公位,這對他來說是常有的事。

          4年了,很想陪陪家人

          現場的人說,平臺點火時,火焰噴燃的瞬間,謝文衛潸然淚下。這是1000多個日夜努力的結果……挫折刻骨銘心,成功來之不易。

          但采訪期間,記者沒能完成和他的通話。他發來的信息是特別平靜的敘述。他說:“施工風險是團隊最大的考驗。下吸力錨遭遇了很差的海況天氣,三次回港避風、四次進入工區,在團隊的齊心努力下才最終實現了3個吸力錨的高質量成功下入;試采井施工中的鉆具加壓不足、造斜率上不去,使得在定向鉆井、套管下入過程中多次挑戰施工極限;防砂施工中埋鉆、卡鉆風險讓所有人不敢松勁兒;完井管柱下入過程中每隔一個接頭、管卡連接后是否還正常的擔心讓每個人冷汗淋漓;試采中井下壓力的每次波動都讓人擔心井筒周圍和地層中是否發生了不可逆的破壞……很多技術都沒有先例可循,難點和挑戰雖然有預期,但都感覺是在極限條件下去完成的……如履薄冰,步步驚心?!?

          “他的熱情和心都在平臺上?!?016年4月參與天然氣水合物試采至今,只有2018年春節,為了看望因車禍受傷的母親,他才回廊坊看望母親。他有嚴重腰椎病。海上極度潮濕的環境和超負荷的工作加重了疼痛。撐不住的時候,他就把對講機放在觸手可及的地方,靠在床上,用枕頭墊著腰,拱起膝蓋托著電腦辦公,這樣可以稍稍緩解?!霸嚥梢蝗瘴闯?,堅持就必須繼續,沒有選擇?!?

          如今,試采結束了,成就斐然于世,未來可期。

          他說,“這么多年不言放棄地持續努力,這一領域的科學技術創新能力正在走近突破的拐點。在我們這樣一個基礎薄弱的國家搞創新,這是必然經歷的過程。我們也有信心憑借科技創新重新定義‘中國力量’?!?

          他說,“最好能有一段時間完全靜下心來一點一點去回顧得失,總結經驗,在地質及模擬研究的認識基礎上,給未來的工作奠定更扎實的基礎?!?

          他還說,“希望最好能回家多陪陪家人,從第一輪試采到現在4年來,長期在外掛職工作,虧欠她們太多?!?

          [責任編輯:dc]

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