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航天江南:小小“關(guān)節(jié)” 鉆入更深的能源世界
發(fā)布時(shí)間:2023-11-28 信息來(lái)源: 航天江南

一個(gè)看似平平無(wú)奇的電子元器件產(chǎn)品,卻有著32根如銀針般的金屬芯條,它連接了電阻率、中子密度、聲波等石油鉆探工具,為7000米深井下鉆探提供了有力支撐。這就是中國(guó)航天科工航天江南航天電器蘇州華旃研發(fā)的高溫高壓連接器。

7000米的深井,對(duì)于鉆探工具來(lái)說(shuō)是多大的挑戰(zhàn)呢?在4500米至6500米區(qū)域的深井,承受200℃、172MPa的高溫高壓。

井下175℃是一個(gè)坎,許多國(guó)內(nèi)的鉆井設(shè)備與技術(shù)在面臨這個(gè)溫度時(shí)都會(huì)產(chǎn)生一系列問(wèn)題。蘇州華旃所研發(fā)的高溫高壓連接器,正像是一整套鉆井設(shè)備的“關(guān)節(jié)”。每次作業(yè),大約幾百個(gè)這樣的連接器,連接了鉆井設(shè)備的各個(gè)套組,起到了信號(hào)傳輸、穩(wěn)定供電的作用。更為重要的是,它能夠承受高溫和高液壓兩種應(yīng)用場(chǎng)景,為能源安全提供了源源不斷的實(shí)力支撐。

“鉆井需要靠密封結(jié)構(gòu)來(lái)保證,一整套設(shè)備里,大部分是電阻電容這些元器件,在高溫高壓環(huán)境下非常脆弱,在深井環(huán)境下,一旦元器件報(bào)廢,工具就會(huì)發(fā)生泄漏,里面會(huì)灌滿泥漿、水等各種介質(zhì),一整套幾十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)的設(shè)備就報(bào)廢了,甚至?xí)斐摄@井失敗,釀成重大損失?!币虼?,能夠穩(wěn)定承壓、確保安全的“關(guān)節(jié)”至關(guān)重要。

然而,攻克“卡脖子”技術(shù),從來(lái)不可能一蹴而就。為了實(shí)現(xiàn)嚴(yán)苛環(huán)境下的高溫高壓承受能力,從2008年立項(xiàng)到2016年研制出能達(dá)到需求的產(chǎn)品,再到2018年正式大批量投產(chǎn),研發(fā)團(tuán)隊(duì)可以說(shuō)是破釜沉舟,十年磨一劍。

2008年,某知名能源服務(wù)商找到了蘇州華旃,表示需要一款可以承受7000米深井的高溫高壓連接器組件。

在當(dāng)時(shí),要實(shí)現(xiàn)這個(gè)需求,在國(guó)內(nèi)甚至國(guó)際來(lái)說(shuō),都尚屬“刁鉆”。一直到2013年,在無(wú)數(shù)次的測(cè)試后,團(tuán)隊(duì)都沒(méi)有實(shí)現(xiàn)技術(shù)的攻破?!白畲蟮碾y點(diǎn)不在于產(chǎn)品結(jié)構(gòu),而是怎么實(shí)現(xiàn)它的承受壓性,承壓能力達(dá)不到,就很容易漏液。但即使是解決承壓后,陶瓷又可能會(huì)裂開(kāi),還可能遇到絕緣電路產(chǎn)品性能等諸多問(wèn)題。”

因?yàn)殚L(zhǎng)期的投入無(wú)產(chǎn)出,該服務(wù)商終止了這項(xiàng)合作。但科研創(chuàng)新故事之所以值得被謳歌,都在于研發(fā)團(tuán)隊(duì)的堅(jiān)持和果敢。

“后來(lái)客戶牽引沒(méi)了,那我們就自己做!我們就是差了臨門(mén)一腳,大的框架是沒(méi)有問(wèn)題的?!碧K州華旃石油項(xiàng)目負(fù)責(zé)人杜建東表示,得益于當(dāng)時(shí)的大環(huán)境,公司管理層也對(duì)石油領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)充滿信心。在那之后,團(tuán)隊(duì)上下繼續(xù)瞄準(zhǔn)目標(biāo),做出了一次又一次的嘗試。

2014年開(kāi)始,團(tuán)隊(duì)幾乎是擦掉過(guò)往,一切重頭來(lái)過(guò)。從基礎(chǔ)原材料到燒結(jié)方法,每一個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行了重新優(yōu)化。光是這個(gè)器件中用到的陶瓷材料,團(tuán)隊(duì)就基本上跑遍了全國(guó),“景德鎮(zhèn)、宜興、蘇州……陶瓷做得好的廠家,我們能找的就都找?!?/p>

在經(jīng)歷了上千次的試錯(cuò)后,2016年,團(tuán)隊(duì)終于制出了能夠滿足要求的產(chǎn)品,2018年,能穩(wěn)定運(yùn)用于4500米-7000米深工具應(yīng)用要求,最高承受200℃、172MPa的產(chǎn)品開(kāi)始實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),保證了石油和天然氣井下設(shè)備的電子組件及電氣模塊之間電氣信號(hào)的長(zhǎng)期可靠傳輸。

這項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)突破了石油資源需要依靠進(jìn)口的瓶頸,蘇州華旃也終于憑借這項(xiàng)過(guò)硬的技術(shù)獲得了更多國(guó)內(nèi)外訂單,真正在市場(chǎng)扎穩(wěn)腳跟。之后,在此基礎(chǔ)上,公司還開(kāi)發(fā)出了更高規(guī)格的產(chǎn)品,能夠適用于7000米以下的井深環(huán)境,承受260℃、200MPa的高溫高壓。如今,該系列營(yíng)收已超億元,近兩年在國(guó)內(nèi)海洋石油鉆探設(shè)備用高溫高壓連接器及組件細(xì)分領(lǐng)域市場(chǎng)占有率居行業(yè)第1位。

這是一個(gè)高溫高壓連接器從“0”到“1”的故事,也是蘇州華旃眾多產(chǎn)品故事中的一個(gè)。面對(duì)更加廣闊的萬(wàn)米以下超聲井,以及環(huán)境要求更嚴(yán)苛的海井,蘇州華旃任重而道遠(yuǎn)。而公司也將從高端元器件這一核心主營(yíng)業(yè)務(wù)出發(fā),新能源和數(shù)字經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的當(dāng)下,推出更多新項(xiàng)目和新產(chǎn)品,在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代、國(guó)際一流,昂首闊步走在時(shí)代發(fā)展前沿。(文圖/杜建東 王珺 王修)