淺談頂驅技術的標準化和有形化

張軍巧，孫明寰，龐輝仙

北京石油機械有限公司 （北京 102206）

頂驅集機電液信息于一體，代表著鉆井工藝技術的最高水平，已經成為油氣勘探開發不可或缺的重要裝備。北京石油機械有限公司（以下簡稱北石）從2003 年實施頂驅產業化項目以來，經過多年的發展，產品已形成系列化，既有先進的交流變頻驅動頂驅，又有結構小巧的液壓驅動頂驅，能為12 000～2 000 m 各種型號鉆機提供配套服務，已在國內重點勘探開發區塊以及海外30 余個國家和地區成功應用。北石頂驅的快速發展，在于技術標準化和有形化，使分散的、隱形的、由少數人掌握的技術可傳承共享，從而提高了產品的競爭力和品牌影響力。

1 技術有形化和標準化

技術成果有形化是指把技術、產品、服務、解決方案、經驗規律等物質或非物質形態的事物，通過標準化、規范化、流程化等知識管理的手段，形成一種可以復制、生產和發表的能力，即通過有效的載體和手段，實現技術價值最大化[1-4]。

標準化是指為了在既定范圍內獲得最佳秩序，促進共同效益，對現實問題或潛在問題確立共同使用和重復使用的條款以及編制、發布和應用文件的活動[5-6]。標準化的實質是通過制定、發布和實施標準，達到統一，它是技術成果有形化的重要手段之一。標準化是一項活動，可形成標準化文件，包括標準和其他標準化文件。

標準化和技術有形化是息息相關的。通過開展標準化工作，形成標準、技術規范、規程等有效載體，實現了技術有形化。通過技術有形化，對標準、規范等載體進行實施，可以使標準、規范等更完善。

2 頂驅技術標準化

為提高產品的質量、性能以及安全性、通用性、可靠性，合理發展頂驅規格型號，組織專業化生產，北石頂驅經過多年的發展，形成了一套系統的標準化體系，使標準化貫穿于產品的研制、應用和產業化全過程，保證了市場占有率，成就了北石品牌。

2.1 技術規范

在頂驅研制之初，為做好市場調研，參考、借鑒國內外相關標準和先進技術，結合北石的實際情況，以產業化為目標導向，編寫了材料規范、工藝規范、加工檢驗規范、采購要求和驗收規范、管理規范、零部件試驗規范，共計6 大類70 余個技術規范，在日常使用過程中進行檢驗和完善。這些規范的編制將設計、生產和使用聯系起來，使整個頂驅研制過程的每一個環節、每一個部門、每一個崗位都有章可循，使產品易于管理和追溯，也使由少數人掌握的資料和技術得以推廣和共享。例如，焊接工藝規程、涂漆工藝規程、裝配工藝、熱裝作業指導書等，將具體操作細節固化，使其可操作性強，使用方便，利于擴散和傳播，形成了產業化，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可的品牌。

2.2 行業標準和國家標準

為了適應石油行業鉆井技術的發展要求，推動石油鉆井裝備的發展，將技術規范的核心內容升級為行業標準，SY/T 6726—2008《石油鉆機頂部驅動裝置》和SY/T 6870—2012《石油鉆機頂部驅動裝置安裝、調試與維護》，進而升級到國家層面，制定了國家標準GB/T 31049—2014《石油鉆機頂部驅動鉆井裝置》。

行標和國標的編寫和發布，規范了頂驅產品市場，使頂驅技術成果更快地被市場認可，推動技術的進步，降低了因頂驅與外部件的接口不匹配而帶來的損失，統一和完善了產品在制造商處應完成的試驗和檢驗內容、方法、程序及要求，規范了制造商、用戶和第三方的責任，促進商品貿易，保護供需雙方的權益，所帶來的直接和間接經濟效益和社會效益則是顯而易見的。

3 頂驅技術有形化

通過技術手冊、展會、媒體宣傳、技術交流等方式，形成紙質和聲像介質的資料，使技術成果有形化。

3.1 編制技術手冊

技術手冊主要針對專業技術人員，內容力求詳盡準確。主要包括頂驅技術參數、結構和工作原理、操作步驟、維護保養、關鍵技術等內容，確保顧客可以按照技術手冊的內容獨立完成操作，如《北石智能控制系列化頂驅技術手冊》。

3.2 擴大媒體宣傳

參加中、外石油技術裝備展覽會，通過頂驅實物或模型、技術講座、透明觸摸屏體驗、展板、三維全息投影等方式宣傳頂驅技術。在《石油機械》、《礦場機械》等期刊上發表專業性論文，在行業內宣貫頂驅技術。除此之外，還通過展覽、新聞、網站的宣傳片和記錄片等在媒體上進行宣傳，使更多的人了解頂驅技術的發展。

例如：參加每年的中國國際石油石化技術裝備展覽會；在中石油網站發布的“鉆井院北石頂驅扭擺減阻系統在克拉瑪依成功應用”，傳播北石頂驅的滑動鉆進扭擺減阻系統；在《石油機械》上發表“DQ40Y 頂驅裝置液壓系統設計”、在《石油質協通訊》上發表“質量控制在頂驅中的應用”等文章。

3.3 技術交流與培訓

通過給用戶發放《北石智能控制系列化頂驅宣傳手冊》，與用戶面對面進行交流和培訓，宣傳和推廣北石頂驅最新技術的使用方法、范圍及優勢。例如，能有效減少黏滯、減小井底震動、預防因扭矩突變造成的鉆具扭斷或脫扣的轉速扭矩智能控制技術；可遠程監控頂驅運行狀態，并進行故障診斷的遠程數據采集與診斷技術；可精確控制頂驅主軸旋轉的方向、圈數或角度的主軸旋轉定位控制技術；在定向井鉆井作業中減小鉆柱與井壁間摩阻的導向鉆井滑動控制技術等。

3.4 編制書籍

為擴大頂驅技術的影響范圍，突出宣傳效果，使其不斷創新和發展，結合北石頂驅的結構特點、工作原理以及在國內外油田現場使用經驗，編寫了《頂部驅動鉆井裝置操作指南》和《頂部驅動鉆井裝置操作維護圖解手冊》，可供鉆井工程技術人員、管理人員、現場操作人員以及石油院校的學生參考使用。

3.5 技術專利化

北石頂驅不斷推陳出新，持續推進科技進步，提升科技創新能力，取得一大批具有自主知識產權的先進實用技術。獲得的專利如：“基于頂部驅動與地面控制的導向鉆井系統的鉆井作業方法”、“井控裝置IBOP 系統延時卸荷的液壓回路裝置”、“一種中空馬達直驅鉆井裝置”等。

4 應用效果

北石頂驅技術標準化的實施，助力頂驅產能提升，使用、維護方便快捷，產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等認證，擴大了頂驅使用范圍，產品在國內重要勘探開發區塊和海外30個國家和地區使用。

頂驅技術成果有形化，已獲得專利21 項、行標2 項、國標1 項，形成包括作業安全提升技術、智能控制技術、動力水龍頭技術、液壓驅動與控制系統技術在內的4 大類17 項北石特色技術，這些專利、標準和特色技術，已被國內同行業使用，也被越來越多的油田公司認可，增強了自身的競爭能力，使得北石在用頂驅已超600 臺，取得了較好的經濟效益和社會效益。

5 結束語

頂驅技術標準化的實施，推進了頂驅產業化進程，促進了我國頂驅技術的進步和發展，打破了國外同類技術的壟斷，提升了產品競爭力，成功進入海外市場。

頂驅技術成果有形化實現后，在更大范圍和程度上實現了頂驅技術價值，使隱形技術得以顯化、共享、推廣和發展，利于傳承，達到了有形化要求的最終目的。

雖然國產頂驅技術日益成熟，但也應看到國內外頂驅技術的差異。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，其中，NOV 推出了極具競爭力的 TDS-11SH 型、TDX1000 和 TDX1500 頂驅產品，著力發展海洋用頂驅裝置；TESCO 以液壓驅動技術見長，推出的由單臺大功率永磁同步電機驅動的ESI 500T型頂驅裝置被冠以“World’s Most Powerful 500T Top Drive”；CANRIG 頂驅可獲得寬廣的調速范圍，能夠更精確的調節和使用轉速和工作扭矩。國產頂驅結構和功能與國外頂驅一致，都由動力水龍頭、管子處理裝置、導軌和滑車、電控控制系統和液壓控制系統組成，細節設計稍有不同，如：液壓系統可放置于地面也可集成于頂驅本體；背鉗可以是單油缸或雙油缸；鉆井和起下鉆的負荷可由一個通道承擔也可分別由兩個通道承擔；滑車可以是滾輪式或摩擦式等，且軟扭矩系統、扭擺減阻系統、導向鉆井滑動和主軸旋轉定位控制等多項智能關鍵技術性能，達到了國際同類產品先進水平，在直驅驅動、折疊導軌、平衡系統和頂驅二層臺防碰裝置等結構上亦有獨特的設計。

隨著頂驅技術的發展，超深鉆井和特殊地層鉆井的需要，國產新型頂驅應能滿足不同環境條件、不同鉆井工況要求，向著技術更先進、型式更多樣、設計更人性化、可靠性更高和檢修更方便的方向發展，具體表現在特深鉆探頂驅研制、預防性維護維修系統、大扭矩傳遞與驅動的交流變頻直驅和液壓直驅頂驅技術3 個方面，以進一步提高國產頂驅的適應能力、作業效率、專業化和自動化水平。

由于石油鉆井作業是一項國際性的業務，一項具有戰略性的技術標準被國際標準化組織承認或采納，往往可帶來極大的經濟利益，甚至能決定一個行業的興衰，影響國家的經濟利益。為了更好地保障和指導國產頂驅的設計制造，提高中國標準在國際標準制定中的參與度、競爭力，目前北石公司正進行頂驅國際標準編制的申請。相信頂驅國際標準的編制和實施，將改變被動采納國際標準的局面，掌握主動權，發出中國聲音、貢獻中國智慧、履行中國擔當，實現國家和企業利益的最大化，真正發揮標準的作用。