淺談頂驅(qū)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和有形化

張軍巧，孫明寰，龐輝仙

北京石油機(jī)械有限公司 （北京 102206）

頂驅(qū)集機(jī)電液信息于一體，代表著鉆井工藝技術(shù)的最高水平，已經(jīng)成為油氣勘探開發(fā)不可或缺的重要裝備。北京石油機(jī)械有限公司（以下簡稱北石）從2003 年實施頂驅(qū)產(chǎn)業(yè)化項目以來，經(jīng)過多年的發(fā)展，產(chǎn)品已形成系列化，既有先進(jìn)的交流變頻驅(qū)動頂驅(qū)，又有結(jié)構(gòu)小巧的液壓驅(qū)動頂驅(qū)，能為12 000～2 000 m 各種型號鉆機(jī)提供配套服務(wù)，已在國內(nèi)重點勘探開發(fā)區(qū)塊以及海外30 余個國家和地區(qū)成功應(yīng)用。北石頂驅(qū)的快速發(fā)展，在于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和有形化，使分散的、隱形的、由少數(shù)人掌握的技術(shù)可傳承共享，從而提高了產(chǎn)品的競爭力和品牌影響力。

1 技術(shù)有形化和標(biāo)準(zhǔn)化

技術(shù)成果有形化是指把技術(shù)、產(chǎn)品、服務(wù)、解決方案、經(jīng)驗規(guī)律等物質(zhì)或非物質(zhì)形態(tài)的事物，通過標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、流程化等知識管理的手段，形成一種可以復(fù)制、生產(chǎn)和發(fā)表的能力，即通過有效的載體和手段，實現(xiàn)技術(shù)價值最大化[1-4]。

標(biāo)準(zhǔn)化是指為了在既定范圍內(nèi)獲得最佳秩序，促進(jìn)共同效益，對現(xiàn)實問題或潛在問題確立共同使用和重復(fù)使用的條款以及編制、發(fā)布和應(yīng)用文件的活動[5-6]。標(biāo)準(zhǔn)化的實質(zhì)是通過制定、發(fā)布和實施標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到統(tǒng)一，它是技術(shù)成果有形化的重要手段之一。標(biāo)準(zhǔn)化是一項活動，可形成標(biāo)準(zhǔn)化文件，包括標(biāo)準(zhǔn)和其他標(biāo)準(zhǔn)化文件。

標(biāo)準(zhǔn)化和技術(shù)有形化是息息相關(guān)的。通過開展標(biāo)準(zhǔn)化工作，形成標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范、規(guī)程等有效載體，實現(xiàn)了技術(shù)有形化。通過技術(shù)有形化，對標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等載體進(jìn)行實施，可以使標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等更完善。

2 頂驅(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化

為提高產(chǎn)品的質(zhì)量、性能以及安全性、通用性、可靠性，合理發(fā)展頂驅(qū)規(guī)格型號，組織專業(yè)化生產(chǎn)，北石頂驅(qū)經(jīng)過多年的發(fā)展，形成了一套系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化體系，使標(biāo)準(zhǔn)化貫穿于產(chǎn)品的研制、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化全過程，保證了市場占有率，成就了北石品牌。

2.1 技術(shù)規(guī)范

在頂驅(qū)研制之初，為做好市場調(diào)研，參考、借鑒國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合北石的實際情況，以產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo)導(dǎo)向，編寫了材料規(guī)范、工藝規(guī)范、加工檢驗規(guī)范、采購要求和驗收規(guī)范、管理規(guī)范、零部件試驗規(guī)范，共計6 大類70 余個技術(shù)規(guī)范，在日常使用過程中進(jìn)行檢驗和完善。這些規(guī)范的編制將設(shè)計、生產(chǎn)和使用聯(lián)系起來，使整個頂驅(qū)研制過程的每一個環(huán)節(jié)、每一個部門、每一個崗位都有章可循，使產(chǎn)品易于管理和追溯，也使由少數(shù)人掌握的資料和技術(shù)得以推廣和共享。例如，焊接工藝規(guī)程、涂漆工藝規(guī)程、裝配工藝、熱裝作業(yè)指導(dǎo)書等，將具體操作細(xì)節(jié)固化，使其可操作性強，使用方便，利于擴(kuò)散和傳播，形成了產(chǎn)業(yè)化，使北石和“BPM”成為中石油、中石化、中海油以及BP（英國國家石油公司）、Shell（殼牌石油公司）、Chevron（雪佛龍石油公司）等國際知名石油公司認(rèn)可的品牌。

2.2 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)

為了適應(yīng)石油行業(yè)鉆井技術(shù)的發(fā)展要求，推動石油鉆井裝備的發(fā)展，將技術(shù)規(guī)范的核心內(nèi)容升級為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，SY/T 6726—2008《石油鉆機(jī)頂部驅(qū)動裝置》和SY/T 6870—2012《石油鉆機(jī)頂部驅(qū)動裝置安裝、調(diào)試與維護(hù)》，進(jìn)而升級到國家層面，制定了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 31049—2014《石油鉆機(jī)頂部驅(qū)動鉆井裝置》。

行標(biāo)和國標(biāo)的編寫和發(fā)布，規(guī)范了頂驅(qū)產(chǎn)品市場，使頂驅(qū)技術(shù)成果更快地被市場認(rèn)可，推動技術(shù)的進(jìn)步，降低了因頂驅(qū)與外部件的接口不匹配而帶來的損失，統(tǒng)一和完善了產(chǎn)品在制造商處應(yīng)完成的試驗和檢驗內(nèi)容、方法、程序及要求，規(guī)范了制造商、用戶和第三方的責(zé)任，促進(jìn)商品貿(mào)易，保護(hù)供需雙方的權(quán)益，所帶來的直接和間接經(jīng)濟(jì)效益和社會效益則是顯而易見的。

3 頂驅(qū)技術(shù)有形化

通過技術(shù)手冊、展會、媒體宣傳、技術(shù)交流等方式，形成紙質(zhì)和聲像介質(zhì)的資料，使技術(shù)成果有形化。

3.1 編制技術(shù)手冊

技術(shù)手冊主要針對專業(yè)技術(shù)人員，內(nèi)容力求詳盡準(zhǔn)確。主要包括頂驅(qū)技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)和工作原理、操作步驟、維護(hù)保養(yǎng)、關(guān)鍵技術(shù)等內(nèi)容，確保顧客可以按照技術(shù)手冊的內(nèi)容獨立完成操作，如《北石智能控制系列化頂驅(qū)技術(shù)手冊》。

3.2 擴(kuò)大媒體宣傳

參加中、外石油技術(shù)裝備展覽會，通過頂驅(qū)實物或模型、技術(shù)講座、透明觸摸屏體驗、展板、三維全息投影等方式宣傳頂驅(qū)技術(shù)。在《石油機(jī)械》、《礦場機(jī)械》等期刊上發(fā)表專業(yè)性論文，在行業(yè)內(nèi)宣貫頂驅(qū)技術(shù)。除此之外，還通過展覽、新聞、網(wǎng)站的宣傳片和記錄片等在媒體上進(jìn)行宣傳，使更多的人了解頂驅(qū)技術(shù)的發(fā)展。

例如：參加每年的中國國際石油石化技術(shù)裝備展覽會；在中石油網(wǎng)站發(fā)布的“鉆井院北石頂驅(qū)扭擺減阻系統(tǒng)在克拉瑪依成功應(yīng)用”，傳播北石頂驅(qū)的滑動鉆進(jìn)扭擺減阻系統(tǒng)；在《石油機(jī)械》上發(fā)表“DQ40Y 頂驅(qū)裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計”、在《石油質(zhì)協(xié)通訊》上發(fā)表“質(zhì)量控制在頂驅(qū)中的應(yīng)用”等文章。

3.3 技術(shù)交流與培訓(xùn)

通過給用戶發(fā)放《北石智能控制系列化頂驅(qū)宣傳手冊》，與用戶面對面進(jìn)行交流和培訓(xùn)，宣傳和推廣北石頂驅(qū)最新技術(shù)的使用方法、范圍及優(yōu)勢。例如，能有效減少黏滯、減小井底震動、預(yù)防因扭矩突變造成的鉆具扭斷或脫扣的轉(zhuǎn)速扭矩智能控制技術(shù)；可遠(yuǎn)程監(jiān)控頂驅(qū)運行狀態(tài)，并進(jìn)行故障診斷的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與診斷技術(shù)；可精確控制頂驅(qū)主軸旋轉(zhuǎn)的方向、圈數(shù)或角度的主軸旋轉(zhuǎn)定位控制技術(shù)；在定向井鉆井作業(yè)中減小鉆柱與井壁間摩阻的導(dǎo)向鉆井滑動控制技術(shù)等。

3.4 編制書籍

為擴(kuò)大頂驅(qū)技術(shù)的影響范圍，突出宣傳效果，使其不斷創(chuàng)新和發(fā)展，結(jié)合北石頂驅(qū)的結(jié)構(gòu)特點、工作原理以及在國內(nèi)外油田現(xiàn)場使用經(jīng)驗，編寫了《頂部驅(qū)動鉆井裝置操作指南》和《頂部驅(qū)動鉆井裝置操作維護(hù)圖解手冊》，可供鉆井工程技術(shù)人員、管理人員、現(xiàn)場操作人員以及石油院校的學(xué)生參考使用。

3.5 技術(shù)專利化

北石頂驅(qū)不斷推陳出新，持續(xù)推進(jìn)科技進(jìn)步，提升科技創(chuàng)新能力，取得一大批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)實用技術(shù)。獲得的專利如：“基于頂部驅(qū)動與地面控制的導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的鉆井作業(yè)方法”、“井控裝置IBOP 系統(tǒng)延時卸荷的液壓回路裝置”、“一種中空馬達(dá)直驅(qū)鉆井裝置”等。

4 應(yīng)用效果

北石頂驅(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的實施，助力頂驅(qū)產(chǎn)能提升，使用、維護(hù)方便快捷，產(chǎn)品的功能和性能不斷完善提高，通過了API Spec 8C、中國船級社、CE、CU等認(rèn)證，擴(kuò)大了頂驅(qū)使用范圍，產(chǎn)品在國內(nèi)重要勘探開發(fā)區(qū)塊和海外30個國家和地區(qū)使用。

頂驅(qū)技術(shù)成果有形化，已獲得專利21 項、行標(biāo)2 項、國標(biāo)1 項，形成包括作業(yè)安全提升技術(shù)、智能控制技術(shù)、動力水龍頭技術(shù)、液壓驅(qū)動與控制系統(tǒng)技術(shù)在內(nèi)的4 大類17 項北石特色技術(shù)，這些專利、標(biāo)準(zhǔn)和特色技術(shù)，已被國內(nèi)同行業(yè)使用，也被越來越多的油田公司認(rèn)可，增強了自身的競爭能力，使得北石在用頂驅(qū)已超600 臺，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

5 結(jié)束語

頂驅(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的實施，推進(jìn)了頂驅(qū)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，促進(jìn)了我國頂驅(qū)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，打破了國外同類技術(shù)的壟斷，提升了產(chǎn)品競爭力，成功進(jìn)入海外市場。

頂驅(qū)技術(shù)成果有形化實現(xiàn)后，在更大范圍和程度上實現(xiàn)了頂驅(qū)技術(shù)價值，使隱形技術(shù)得以顯化、共享、推廣和發(fā)展，利于傳承，達(dá)到了有形化要求的最終目的。

雖然國產(chǎn)頂驅(qū)技術(shù)日益成熟，但也應(yīng)看到國內(nèi)外頂驅(qū)技術(shù)的差異。目前美國的National Oilwell Varco（NOV）、加拿大的 CANRIG、TESCO、挪威的Maritime Hydraulics（MH）、德國的 Bentec 等國際公司都在研制和使用頂驅(qū)，其中，NOV 推出了極具競爭力的 TDS-11SH 型、TDX1000 和 TDX1500 頂驅(qū)產(chǎn)品，著力發(fā)展海洋用頂驅(qū)裝置；TESCO 以液壓驅(qū)動技術(shù)見長，推出的由單臺大功率永磁同步電機(jī)驅(qū)動的ESI 500T型頂驅(qū)裝置被冠以“World’s Most Powerful 500T Top Drive”；CANRIG 頂驅(qū)可獲得寬廣的調(diào)速范圍，能夠更精確的調(diào)節(jié)和使用轉(zhuǎn)速和工作扭矩。國產(chǎn)頂驅(qū)結(jié)構(gòu)和功能與國外頂驅(qū)一致，都由動力水龍頭、管子處理裝置、導(dǎo)軌和滑車、電控控制系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)組成，細(xì)節(jié)設(shè)計稍有不同，如：液壓系統(tǒng)可放置于地面也可集成于頂驅(qū)本體；背鉗可以是單油缸或雙油缸；鉆井和起下鉆的負(fù)荷可由一個通道承擔(dān)也可分別由兩個通道承擔(dān)；滑車可以是滾輪式或摩擦式等，且軟扭矩系統(tǒng)、扭擺減阻系統(tǒng)、導(dǎo)向鉆井滑動和主軸旋轉(zhuǎn)定位控制等多項智能關(guān)鍵技術(shù)性能，達(dá)到了國際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，在直驅(qū)驅(qū)動、折疊導(dǎo)軌、平衡系統(tǒng)和頂驅(qū)二層臺防碰裝置等結(jié)構(gòu)上亦有獨特的設(shè)計。

隨著頂驅(qū)技術(shù)的發(fā)展，超深鉆井和特殊地層鉆井的需要，國產(chǎn)新型頂驅(qū)應(yīng)能滿足不同環(huán)境條件、不同鉆井工況要求，向著技術(shù)更先進(jìn)、型式更多樣、設(shè)計更人性化、可靠性更高和檢修更方便的方向發(fā)展，具體表現(xiàn)在特深鉆探頂驅(qū)研制、預(yù)防性維護(hù)維修系統(tǒng)、大扭矩傳遞與驅(qū)動的交流變頻直驅(qū)和液壓直驅(qū)頂驅(qū)技術(shù)3 個方面，以進(jìn)一步提高國產(chǎn)頂驅(qū)的適應(yīng)能力、作業(yè)效率、專業(yè)化和自動化水平。

由于石油鉆井作業(yè)是一項國際性的業(yè)務(wù)，一項具有戰(zhàn)略性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織承認(rèn)或采納，往往可帶來極大的經(jīng)濟(jì)利益，甚至能決定一個行業(yè)的興衰，影響國家的經(jīng)濟(jì)利益。為了更好地保障和指導(dǎo)國產(chǎn)頂驅(qū)的設(shè)計制造，提高中國標(biāo)準(zhǔn)在國際標(biāo)準(zhǔn)制定中的參與度、競爭力，目前北石公司正進(jìn)行頂驅(qū)國際標(biāo)準(zhǔn)編制的申請。相信頂驅(qū)國際標(biāo)準(zhǔn)的編制和實施，將改變被動采納國際標(biāo)準(zhǔn)的局面，掌握主動權(quán)，發(fā)出中國聲音、貢獻(xiàn)中國智慧、履行中國擔(dān)當(dāng)，實現(xiàn)國家和企業(yè)利益的最大化，真正發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)的作用。