编者按：核心技术要不来、买不来、讨不来，得靠自己。必须在核心技术上不断突破，掌握更多具有自主知识产权的关键技术，才能掌握产业发展主导权。
中国石油把创新放到公司发展全局的核心位置，以“创新驱动发展”战略为引领，通过实施重大科技专项攻关，形成一大批重大科技成果，掌握了众多特色优势先进实用技术，在国家石油科技创新体系中占有重要地位。目前，中国石油拥有国家级科技基础条件平台22个，位列能源行业央企第一；拥有54个公司级研发平台。这些平台成为推动中国石油集团高质量发展、保障国家能源安全的重要技术支撑。
《石油地理》推出“智”引·走进重点实验室系列报道，邀您一起了解这些技术成果，感受科技创新的魅力。
锻造叩开深层油气宝藏的利器
科技创新，道阻且长，行而不辍，方能致远。
随着理论、技术、工程和装备的进步，沉睡于海洋深水和陆地6000米以下深层的油气宝藏，逐步被唤醒，成为储量接替的重要区域。
然而，深海、深层的地质条件错综复杂，高温、高压、高腐蚀，勘探开发难度极大，钻井装备是否先进可靠，直接决定着开发水平的高低。
近年来，国家油气钻井装备工程技术研究中心自主研发的具有国际领先水平的7000米至9000米电驱动钻机，相继承钻了“克深21井”“中秋1井”“高探1井”“顺北鹰1井”“轮探1井”等多口重点超深风险探井，并获得工业油气流。其中，今年2月底投产的“轮探1井”，完钻井深8882米，成为亚洲第一深井。
超深井钻井装备是世界公认的综合性能要求最高、制造难度最大的产品之一。作为行业关键技术攻关与工程化应用的领跑者，这个中心坚持自主创新、集成创新，先后突破石油钻机自动化与智能化、海洋立管设计及制造、高压钻井泵、小体积大功率压裂装备等一系列关键核心技术，为油气勘探开发提速提效、保障国家能源安全提供了有力支撑。
衡量油气钻井装备水平的高低，不能仅看钻井钻到多深，还要看其性能与国际同类产品相比是否具有优势。为此，这个中心结合油气田提质增效和实际工况，在装备经济、适用、可靠上下功夫，取得一大批原创性成果。
率先推出的钻机管柱自动化处理系统、idriller?钻机集成控制系统，成为国产高端自动化钻机的标准配置，人力作业强度降低80%以上；8000米和9000米四单根立柱钻机，综合起下钻效率比常规钻机提高10%以上；2500型国产化压裂车核心部件自主自控，制造周期大幅缩短；具有自主知识产权的快速移运沙漠钻机，成功进军国际高端钻井市场……
作为全球油气资源战略接替区，海洋油气勘探开发已成为石油行业主要投资领域之一。然而，深海恶劣的气候和海况，以及复杂多变的海底地质条件，使深水油气勘探开发技术难度和投入呈几何倍数增长，钻井装备核心技术更是长期被少数国际大石油公司垄断。
为破解深海油气钻井关键瓶颈装备国产化难题，这个中心积极承担“深水钻机与钻柱自动化处理关键技术研究”“海洋深水钻井隔水管系统工程化研制”等国家“863”计划、国家科技重大专项课题，建成投运国内最大的海洋立管疲劳试验平台，掌握了海洋钻井隔水管、钻柱升沉补偿装置等高端关键装备核心技术，实现了工程化应用，使我国成为全球少数具备设计制造海洋深水钻井隔水管能力的国家。
此外，这个中心为“南海八号”平台量身设计制造的适用于1000米水深的隔水管浮力块，各项性能指标优异；为“海洋地质十号”综合调查船研发的全新一代液压海洋钻探装备，集钻井与取样为一体，达到国际领先水平，有效提高了我国海洋地质调查的精度。
高端油气钻井装备研发犹如现代多学科多兵种的联合作战。因此，既需要大量高素质专业人才，更需要凝心聚力的团队文化。多年来，这个中心通过“外部引入+内部培养”的模式，形成了高端人才快速成长的良性机制。目前，攻关团队的平均年龄仅36.9岁。
截至目前，这个中心获得国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步奖15项，获得专利授权及国家软件著作权登记450余件。其中，7000米一代自动化钻机和7000型电驱压裂橇，被评为集团公司2019年重大科技领域标志性成果。(记者 陈青 郭芳)
专家点评
“国字号”平台引领钻井装备创新
钻井装备的先进性是提升油气资源开发能力和钻井工艺技术水平的基础。
国家油气钻井装备工程技术研究中心结合我国油气资源安全战略对装备的需求，坚持对关键性、基础性和共性技术难题，开展系统化、配套化和工程化研究，通过自主创新，在钻井装备自动化和海洋钻井装备等领域取得一系列重大突破，成果技术水平高，特色鲜明，优势突出，成为我国油气勘探开发提速增效的利器。
目前，油气钻井装备总体正在向自动化、智能化方向发展，并从陆地装备向海洋装备发展，从常规装备向多样化、适应不同区域装备发展。与发达国家相比，我们在钻井装备智能化、海洋装备系统集成化等方面还存在一定差距，尤其是无人智能钻井平台、钻井专家系统等可以对钻井全过程进行远程监控的装备，仍处于攻关阶段；半潜式钻井平台的关键配套装备还不能完全国产……
今后，国家油气钻井装备工程技术研究中心将关注行业前瞻性、颠覆性的技术发展趋势，做好顶层规划，加强基础研究，发挥“国字号”创新平台的引领作用，坚持自主创新和原始创新，在深海油气关键装备、高端井下工具等领域展开攻关，确保我国钻采核心技术装备自主可控。
同时，面向油气生产企业低成本发展的迫切需求，围绕提质增效，加大先进适用技术与装备的研发力度，为油气勘探开发安全、高效、经济、绿色发展提供必要的技术支撑和条件保障，确保国家核心利益和油气供应安全。(中国工程院院士 罗平亚)
坚持技术创效推动产业进步
钻完井装备的自动化、智能化直接影响着钻完井提质、提速、提产、提效和作业安全。
国家油气钻井装备工程技术中心围绕解决重大技术难题，自主创新，联合攻关，形成了一批具有自主产权、达到国际先进水平的特色技术和自动化产品。
中心发挥工程化研究和推广优势，积极承担国家和集团公司重大科技专项，在自动化钻机、五缸钻井泵、小体积大功率压裂机组、气井带压作业机、振动筛、复合钻头、环保钢丝绳、海洋隔水管、水下采油树、远程控制旋转水泥头等方面取得了丰硕成果，为我国打破陆上8000米超深层石油勘探“死亡线”，在塔里木盆地8200米以下的深层找到液态石油烃，以及中国海洋工程勘察作业能力推进至水下3000米提供了强有力的支撑。
目前，国际油气钻完井装备的发展呈现设计人性化、运行智能化的趋势，我们要结合地面和井下地质条件，不断完善设计思想、理论和方法，聚焦关键核心技术，通过自主创新，提高国产油气钻完井装备的自动化、智能化水平，推动产业进步。(国家油气钻井装备工程技术研究中心主任 张斌)
国家油气钻井装备工程技术研究中心
国家油气钻井装备工程技术研究中心2011年12月28日经科技部批准，依托宝鸡石油机械有限责任公司组建，是我国油气钻完井装备唯一的国家级研究中心。
中心围绕自动化和智能化开展基础超前、技术攻关、集成推广研究，在陆地和海洋钻完井装备领域取得了一系列重大突破，发挥了行业引领作用，有效提升了我国钻完井装备技术的整体水平。
中心先后承担国家及省部级重大科技项目40余项，获国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步奖15项，国家和集团首台套重大装备推广应用装备26项。
中心以“开放、合作、共享”为原则，下设由国家市场监督管理总局资质认定的“国家油气钻井装备工程技术研究中心实验室”、全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会钻机、海洋钻采设备两个标准化工作部秘书处；拥有科技人员300余人，其中，院士、享受国务院政府特殊津贴专家和中国石油集团高级技术专家20余人。
打造重器 挑战极限
国家油气钻井装备工程技术研究中心打造的一个个重器,在油气田广泛应用，为油气勘探开发提速提效、保障国家能源安全提供了有力支撑。
2011年，全球最先进的12000米钻机钻出我国最深海相大气田——元坝气田。气藏平均埋深6673米。
2011年，为“海洋石油708”深水勘察船配套的钻井系统，填补了国内深水勘探装备领域的空白，将中国海洋工程勘察作业能力从水深100米提升到3000米。
2013年6月，国内首台9000米四单根立柱钻机在新疆开钻，助力新疆油田建设。
2017年，为“海洋地质十号”综合调查船研发的全新一代液压海洋钻探装备，提升了我国天然气水合物勘探能力。
2018年9月，自主研制的5000米复合驱动钻机在雄安新区承钻华北第一地热井(井深3853米，井口水温108.9摄氏度，孔底温度116摄氏度)，可满足50多万平方米供暖需求。
2018年10月，自主研制的9000米交流变频电驱动钻机，完钻塔里木油田重点探井“克深21井”，完钻井深8098米，刷新了钻井用时、盐顶深度、盐底深度3项纪录。
2018年12月，自主研制的8000米交流变频电驱动钻机承钻的中国石油重点风险探井“中秋1井”试井成功，获高产工业气流。
2018年8月，自主研制的7000米直流电驱动钻机承钻“沙探1井”，完钻井深5566米，同年12月15日获高产工业油流。
2019年1月6日，自主研制的7000米直流电驱动钻机承钻的“高探1井”喜获高产油气流，创中国石油陆上碎屑岩单井产量新纪录。
2019年2月，国内首台9000米陆地直流电驱动钻机完钻中国石化“顺北鹰1井”，完钻井深8588米。
2019年7月，自主研制的9000米交流变频电驱动钻机完钻亚洲陆上第一深井——“轮探1井”，完钻井深8882米，打破了8000米超深层石油勘探“死亡线”。（技术支持人员：王定亚 徐江舟 刘文霄 江艳）
亮点技术
石油钻机自动化、智能化技术
石油钻机自动化、智能化技术的核心是idriller钻机集成控制系统。该系统具有钻机主要装备的远程中央控制、远程在线检测等功能。该技术的应用可大幅降低钻井人工成本，提高作业效率和安全性。相关技术可实现人力作业强度降低80%以上。
海洋钻井隔水管设计及制造技术
海洋钻井隔水管设计及制造技术是深海油气钻采的核心技术之一。在攻克30余项关键技术的基础上，形成3种系列隔水管系统配套，总体技术达到国际先进水平，打破了国外垄断，降低我国海洋钻井隔水管装备采购成本20%以上。
远程控制旋转水泥头技术
远程控制旋转水泥头是集电、气、通信于一体的高端固井装备，主要用于海洋深水全尺寸固井及陆地尾管固井作业。该产品采用高度集成的控制与模块化设计技术。在深水固井作业中，与传统手动操作水泥头相比，可缩短时间56%，降低劳动强度60%。产品打破了国外垄断，解决了国内油服企业因租赁国外产品，无法参与国际深水固井业务竞争的关键性问题。
海洋深水钻柱升沉补偿技术
钻柱升沉补偿技术是深海油气钻井中的关键技术。项目研究掌握了系统设计和控制等核心技术，研制了游车补偿、天车补偿和绞车补偿三类产品，实现了深海油气钻井核心技术的国产化替代，提升了我国海洋钻井系统的配套水平。
水下采油树及控制技术
水下采油树及控制技术突破了水下控制、水下防腐、核心部件制造和试验等关键技术，搭建了水下采油树的试验平台，形成了模块化设计、集成电液贯穿技术等创新成果，提高了我国海洋油气装备的研制能力，加快了水下油气关键装备的国产化进程。
系列大功率压裂设备技术
大功率压裂设备是常规、非常规油气储层改造的核心装备。经过多年攻关，攻克了整机优化集成、远程网络控制等15项关键技术，形成一体式3000型电驱压裂橇、全球单机功率最大的7000型电驱压裂橇等创新产品，广泛应用于各大油田，为国内油气勘探开发提供了装备保障。
高压力稳排量五缸钻井泵技术
QDP系列五缸钻井泵具有高压力、大排量、高可靠性等特点，适用于深井/特深井、高压喷射钻井、大位移水平井、海洋平台钻井等现代钻井工艺，对钻井提速提效、节能减排等效果显著，可促进我国油气钻井工艺技术快速发展。
创新感悟
聚智攻关向无人钻井迈进
近年来，我国深井、超深井钻机研发迅速，在钻深能力和变频电驱动等方面已达到国际先进水平，但高端钻机标配的自动化、智能化关键技术与国外相比还有差距。
为助力国产钻机进军国际高端市场，我们以“研制一种全新钻机控制和人机交互系统”为目标，历经8年创新开发了idriller钻机集成控制系统，在国内首次推出“一键多能，功能复用”的集成双司钻操控终端，率先掌握了运动轨迹规划、区域安全管理、数据自动归档智能化软件等关键核心技术。
目前，配置这种先进集成控制系统的自动化钻机，已实现产业化应用。
全自动钻机和智能钻机是实现钻井全过程远程监控的重要组成部分，其研制涉及自动化控制、信息化管理、测控技术、智能传感技术等多项技术门类，因此，原始创新、跨界融合、优势互补、团队协作是取得突破的关键。（石油钻机自动化、智能化技术攻关团队）
掌握核心技术是“王道”
海洋钻井隔水管系统是深水钻井的关键装备，其核心技术长期被美国、挪威、日本等国家的少数公司垄断，进口价格贵，供货周期长，且存在禁运风险。
面对研发起步较晚、涉及学科较多、没有经验可以借鉴等困难，我们攻关团队充分做好打持久战、啃硬骨头的准备，结合海洋钻井平台的工作要求、运动规律和定位方式，在深入分析使用工况和受力条件的基础上，聚智攻关，从无到有，由浅入深，相继取得一系列创新性成果，使我国成为全球少数具备设计制造这种高端装备的国家。
目前，国产海洋钻井隔水管伸缩装置、单根和卡盘等创新产品已投入工程应用，有效降低了海洋油气开发成本，并培养储备了一批深水油气勘探装备开发人才。
关键核心技术是要不来、买不来，更讨不来的。多年的研发实践，我们深深体会到，只有不断提高自身科技创新能力，把核心技术牢牢掌握在自己手中，才能在油气钻井装备市场上拥有更多的话语权。 (海洋钻井立管技术研发团队，陈青采写)
