大数跨境

“梦想”成真记之钻井英雄篇

“梦想”成真记之钻井英雄篇 中船黄埔文冲
2024-11-24
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梦想开始的地方

《山海经》中的怪诞神话,《西游记》里的龙宫、幽冥……千百年来,人类把最美的想象给了不能到达的远方。随着各种卫星、飞船的不断发射,宇宙的面貌已变得清晰。然而,地球的内部,却仍是未知的秘境。


科学家告诉我们,地球结构可以类比苹果,从内至外由地核、地幔、地壳组成,分别对应苹果核、果肉、苹果皮。地壳之下的地幔,占地球体积的五分之四、质量的四分之三,是地球最大的“化学储库”,充满未解之谜。可人类活动和科学探索一直局限在薄薄的“苹果皮”——地壳表层,长期以来,科学家就梦想打一口超深的井,钻穿地壳,揭开地球内部的神秘面纱。



但钻井越深,岩石越硬、温度越高、压力越大,所以尽管有多次尝试,人类在陆地上钻穿地壳的努力一再失败。空有宝山而不得入,是全人类的遗憾。经过艰难的探索,科学家发现,地壳的厚度,在陆地上约30-40公里,在大洋之下最薄只有约6-7公里。并且在大洋深处的盆地,还蕴藏着丰富的油气、可燃冰、天然氢气、稀土等战略性矿产资源。因此,建造一艘超级大洋钻探船,不仅是人类探索地幔的希望所在,也将是开发深海资源的神兵利器。



“梦想”号,就是这样一艘有望率先实现“打穿地壳进入上地幔”和“探索开发地球深部资源”的大国重器。该项目经过10多年的调研,于2017年正式立项,2021年11月开始连续建造,2024年11月建成入列。相比国际同类型船,其建造周期缩短了一年多,主要性能指标全面领先,充分展现了中国创造、中国速度的强大实力。



开创双项目管理先河


“梦想”号是我国首次自主研发设计,全球钻探能力最强、科学实验功能最全、智能化水平最高、综合运维成本最低的钻探船。尤其是配备了最先进的液压提升式钻井系统,是全球首艘钻深破万米的钻探船首次集成了4种作业模式和3种取方式,是作业模式最多、取芯方式最全的船舶。




钻井系统核心——顶驱

“梦想”号钻井系统的基本工作原理是顶驱带动钻杆钻头来切削地壳中的岩石。期间,钻头会产生大量的热量和碎屑,因此需要向钻孔内注入泥浆降温并保持孔径清洁。该船顶驱提升能力强、反应速度快,其最大提升能力为1000吨,最大载荷补偿速度是1.6米/秒,可以将长11000米重500吨的钻杆快速提起;最大扭力为惊人的169500牛·米(差不多是家庭小汽车的600倍)。



如此强大、复杂的钻井系统,由50多个复杂的子系统组成,综合集成关键设备500多台套,其设计难度之大,集成难度之高,前所未有。在没有可参考经验的情况下,承担这一任务的黄埔文冲建造者们开展了艰难的摸索。在项目启动之初,船厂在组建 “梦想”号常规项目组之外,还针对该船钻井系统组建项目组,由国务院特殊津贴获得者、中国船舶集团高级专家、船厂副总工程师樊斌任技术总监,并抽调设计、建造骨干精英100多名加入项目团队。这也是船厂首次对单船采取双项目管理模式。



战疫情破封锁


2021至2023年,是“梦想”号研制最关键的三年,也是“战疫”三年。钻井系统项目团队戴着口罩,喝着莲花清瘟,边设计、边生产,没日没夜,困了就睡办公室,饿了就冲方便面,攻关工艺文件100多份。由于国外技术封锁和国际物流阻塞,船厂在采购中还发生废标后重新招标的插曲,最终整套系统的订货时间就长达16个月,是一场实实在在的拉锯战。



谈判中,面对占据垄断地位又是中国通的外商代表,公司谈判代表采用迂回战术,逐渐试探对方谈判底线,成功压减了30多个可自主进行的收费项目,为提高设计效率、减少超期风险、降低服务费用创造了前提。为了实现关键技术的突破,船厂联合船东、设计所、供应商推动国产替代,成功实现井架系统、高低压泥浆系统、隔水管系统等关键子系统的自主研制。



最大船用井架安装


初见“梦想”号,第一眼就会被她的井架吸引。这是全球最大的船用井架,长宽各15.4米,高52.5米,重量超过400吨,由7000多个零部件、12000多个螺栓连接而成。井架的4个脚分别安装在边长1米的方形基座上,地脚由96个Φ80螺丝连接,螺丝孔累计误差不能超过4个毫米,精度控制难度非常大。按照原设计方案,采用卧式组装,周期需要6个月以上。但由于井架迟到货3个月,为了缩短井架组装时间,钻井系统项目团队决定将供应商建议的“卧式总组”施工方案调整为“分段、立式总组”。虽然这是造船人的大忌,但他们经过仔细论证、推演,确认这是唯一可行的方案。



项目团队将井架切分成3个总段,将下部2个总段立体合拢成1个大总段,两段吊装上船的建造方案。2022年9月5日,井架材料到齐,各个零件塞满了整整28个大卡车。施工人员经过58天连续奋战,于2023年10月25日成功完成井架组装。这是国内首次实现了轻型非负重井架一次安装到位,也创造了行业内螺栓连接式井架组装速度的新纪录。




突破高压管路施工难关


“梦想”号钻井系统配备了世界上先进的液压提升系统,举力要达到1000吨,因此液压管的施工、测试和串洗清洁成为建造中不得不攻克的难关。


这些液压管直径达270多毫米,清洁度需在NA6级以上,比常规液压油高两个等级,比食用油还干净两三倍;最高压力为350公斤/平方厘米,是家庭高压锅耐压的175倍。系统配有12台泵,装机容量达4100kW,高压管路长达8000多米,大部分要安装在不足半人高的狭小通道里,施工人只能爬着进去、蹲着施工、歪着头焊接。



因为这些管路厚度大、空间狭小、数量多,如果采用常规的X射线检测,不仅检测工作效率低,辐射也会影响施工进度。船厂创新采用了超声波相控阵检测技术(PAUT),将效率提高了3倍以上,最终使得梦想号管焊缝检测周期缩减了3个月。



在开展液压管的耐压气密性试验时,常规的做法是用水做试验介质,然后用瓶装氮气来吹干。但由于“梦想”号液压系统管路长、弯道多、分支多,很难将管路中残留的水分吹干净,这会造成系统油品乳化的严重后果。为了解决了水分吹除难题,船厂巧妙利用了船用工程空气来代替瓶装氮气,同时大胆采用系统工作油代替串洗油,首次采用多泵联合串油技术,有效的缩短的串洗周期,仅用60多天就完成了5个大系统、50多个工作包、8000多米管的清洁和安装工作,实现了“用一流技术、一流效率,建造一流船舶”的目标。



勇于担当的追梦人

“梦想”号不仅承载着科学家们的梦想,也承载着中国船舶工人为国担当、建造“重器”的梦想。为了实现梦想,该船钻井系统建造团队于2022年10月成立了钻井系统临时党支部,通过党建引领,大家凝心聚力、比学赶帮,创纪录地打赢了船舯总段搭载、井架安装、高压管路施工等苦战硬仗。1100多个日日夜夜,一路辛劳汗水,一路成长收获,每个人都为能参与“梦想”号的建造而感到骄傲和自豪。



“梦想”号副总建造师李云军全程参与了钻井系统总成的攻关,因为长期待在码头和船上的施工现场,看上去又黑又瘦,但神采熠熠。他说:“建造‘梦想’号是党和国家交给我们的使命重托,大家伙都是抱着‘使命光荣、使命必达’的决心投入工作,玩的就是高精尖,干的就是未知数,拼的就是坚韧不拔,没有一个人临阵退缩。”正是靠着这种“咬定青山不放松,哪管风雨是几何”精神,“梦想”号建造者们实现了我国大洋钻探船从无到有的跨越。



编辑:夏小健
审核:曹   荣

【声明】内容源于网络
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中船黄埔文冲
中船黄埔文冲船舶有限公司是中国船舶集团旗下大型骨干造船企业和国家核心军工生产企业,是国内军用舰船、公务船、支线集装箱船、挖泥船和海洋工程的主要建造基地
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