【中國傳動網 企業動態】 海洋鉆井隔水管是深海油氣勘探開發的重要裝備，也是決定深水鉆井成敗的關鍵因素之一。作為連接海底井口和海面鉆井平臺之間的“紐帶”和“咽喉”，隔水管對整個海洋鉆井裝備起著承上啟下的重要作用。

6月26日，由寶雞石油機械有限責任公司牽頭承擔的“十二五”863計劃課題“海洋深水鉆井隔水管系統工程化研制”，在北京順利通過國家科技部組織的專家驗收。這標志著該公司已成功突破并掌握了這種高端裝備的關鍵核心技術，成為全球少數具備設計制造海洋深水鉆井隔水管能力的企業。

從“無”到“有”挑戰極限

深水油氣資源的勘探開發難度不亞于載人航天，因此，必須要有航天工程那樣的高精尖技術。

“隔水管結構貌似簡單，卻被國際公認為是海洋鉆井裝備研發的難點與重點。”寶石機械公司研究院院長王定亞介紹說，海洋鉆井隔水管其實是由伸縮節、隔水管主管、撓性接頭和底部隔水管總成等一系列具有不同結構特點和使用功能的設備組成的復雜系統，除了用于隔離外界海水、提供鉆井液循環往返通道、支撐輔助控制管線、引導鉆桿鉆具外，還是下放與回收防噴器組等水下設備的載體。近年來，隨著海洋勘探技術的不斷進步，國際上這種產品適應海水深度的能力已超過3600米。

海上無風三尺浪，深海區更是臺風頻繁，海底坡度大、地形崎嶇。由多根組件安裝連接而成的鉆井隔水管，工作時就像一根插入深海水域的“銀針”，既要受海流、海浪、浮力、海水外壓、平臺移動、自身重量等載荷的作用，又要受內部鉆井液壓力、鉆桿摩擦、張緊拉力等多種因素的影響，受力之復雜，是任何陸上鉆井裝備望塵莫及的。

由于深海地質條件復雜，油氣勘探開發技術難度和投入呈幾何倍數增長。因此，盡管對海洋鉆井隔水管的研究早在20世紀60年代中期就已開始，但核心技術一直被歐美等發達國家壟斷。

為改變我國海洋石油勘探裝備和技術相對落后的局面，2008年以來，具有引領我國油氣鉆井裝備行業研發制造方向實力的寶石機械公司，先后兩次牽頭承擔國家863計劃“深水鉆井隔水管系統技術研究”和“海洋深水鉆井隔水管系統工程化研制”課題，并在工信部相關項目和中國石油集團的支持下，攻堅克難，從無到有，逐步將國產隔水管適應海水深度的能力推進至3000米。

由“淺”入“深”突破瓶頸

2007年之前，我國深海鉆井隔水管系統的研發基本處于空白，產品全部依賴進口。在此情況下，國產隔水管要實現由淺水到深水、超深水的跨越，談何容易？

面對研發經驗幾乎為零的巨大壓力，攻關團隊選擇從研究國外現有的海洋隔水管結構形式及系統配套入手，深入分析使用工況和受力條件，并結合海洋鉆井平臺的工作要求、運動規律和定位方式，通過自主創新、集成創新及產學研相結合的技術路線，由淺入深，由小到大，逐步加快研發速度，取得了一系列創新性成果。

鉆井隔水管對原材料性能、焊接質量、加工精度、防腐、密封、疲勞強度等要求非常嚴苛。其中，焊接精度要求遠遠高于西氣東輸管道焊接標準，強度和韌性指標也高于API標準。

“焊縫是隔水管最薄弱的環節，焊接技術是整個生產過程中的瓶頸。”寶石機械海洋裝備分公司裝配工區主任張輝說，由于使用環境和工況條件惡劣，焊接工序責任重大。以適應海水深度能力達1500米的隔水管為例，其承載拉力為千噸級，哪怕焊接中出現一個極細小的裂縫，都可能導致系統出現損毀，并危及海洋鉆井平臺的安全。

另一個讓攻關團隊既頭疼又欣慰的難點是產品疲勞試驗。頭疼的是，之前國內沒有相應設施，隔水管只能運往美國進行工業性試驗，費時費力，價格昂貴。欣慰的是，2015年，寶石機械建成投運了我國最大的海洋立管疲勞試驗平臺，極大地提高了研發效率和水平。目前，公司自主研發的海洋隔水管的疲勞壽命是挪威船級社（DNV）標準的1.34倍。

隔水管單根是隔水管的主體，需具有良好的力學性能和極高的幾何尺寸精度。對此，攻關團隊歷時近4年，成功研制出深水鉆井隔水管用X80鋼級直縫埋弧焊鋼管。

從“弱”至“強”任重道遠

十年磨一劍。2012年，“深水鉆井隔水管系統技術研究”項目收官時，寶石機械研制出了我國首個單根隔水管裝置；2018年，“海洋深水鉆井隔水管系統工程化研制”項目收官時，寶石機械不僅擁有了安裝試壓裝置、卡盤、萬向節、張緊環、隔水管灌注閥、下部撓性接頭、終端接頭等7種關鍵裝備的設計生產能力，而且還制定了8項隔水管國家及行業標準，自主研制的隔水管伸縮裝置單根已實現工程化應用。

海洋石油勘探開發具有“三高”（高風險、高技術、高投入）特點，隔水管系統核心技術的突破與掌握，打破了國外的長期壟斷，形成了具有自主知識產權的成果，對降低我國海洋深水鉆井成本、提高石油鉆采裝備整體實力具有非常重要的意義。

然而，也要看到，國外深水鉆井隔水管技術經過幾十年的發展，已具備了產業化規模，而我國仍處于起步狀態，與國際先進水平和我國海洋能源開發實際需求相比還有一定差距。

“目前，國內僅寶石機械一家公司具備深水鉆井隔水管系統設計制造能力。要把這個涉及多學科的高技術裝備做強、做精，必須付出更多艱辛的努力。”寶石機械副總經理兼總工程師張斌坦言，下一步將著力推進國產海洋鉆井隔水管的商業化應用，不斷改進完善產品設計、性能和質量，并加快配套技術及系統的研發。

有付出就有收獲。寶石機械公司已相繼承攬了中國石化、中國海油的隔水管單根、浮力塊及伸縮節等的維修改造業務，不久前，還成功中標中國海油14套隔水管單根和2套伸縮節的升級改造合同，標志著公司海洋鉆井隔水管產品已得到用戶認可，開始真正走向市場。

科技創新是挺進深海的關鍵

工業和信息化部高技術船舶系統與設備專家組專家王進全

海洋鉆井隔水管系統是深水鉆井的核心裝備，在業內常被簡稱為隔水管。但它不是“管”，而是一個高技術的復雜系統。當采用半潛式鉆井平臺或鉆井船鉆井時，隔水管下端連接海底的防噴器，上端連接半潛式平臺或鉆井船，從而形成鉆井液循環通道。

工作中，隔水管承受鉆井液的內壓，海水的外壓，平臺或船的交變軸向載荷，鉆柱的碰撞及風、浪、流引起的橫向不規則載荷，工況很惡劣，受力很復雜。因此，對隔水管的要求極高，設計制造很困難，僅涉及的美國石油學會(API)主要標準就達5項。

隔水管技術長期被歐美國家壟斷，我國所用隔水管全部進口，是我國海洋油氣勘探開發的“卡脖子”裝備。寶石機械公司在國家863計劃和工信部的支持下，通過10年的深入研究與創新攻關，關鍵技術取得全面突破，產品通過了中國船級社認證，取得了API證書，并且用戶開始小批量訂貨。這對打破國外壟斷，為我國深水鉆井提供關鍵裝備保障具有十分重要的意義。

然而，必須充分認識到，我們與國外的差距還是很大的，要滿足批量化生產和規模化工程應用，需要做大量的工作。在技術方面，要根據隔水管批量化生產特點改進和完善設計與工藝，在生產能力方面，要加快生產線建設和試驗檢測裝備的完善。同時，要加快躲避臺風懸掛裝置、隔水管下部總成（LMRP）及隔水管在線監測系統等配套設備的研制。這樣，才能滿足規模化工程應用要求，為我國海洋油氣勘探開發提供關鍵裝備支撐。