【四川“首”创力量】“中国钢铁军团”列阵，向深地挺进

首台（套）的诞生，从来不是一蹴而就的事情。

研发的起点，要回到2012年。彼时，国内油气钻井野外作业环境恶劣，钻具的移运和接卸几乎全靠“人拉肩扛”，工作强度大、安全风险高，“招工难”问题逐年加剧。而自动化水平不足、设备控制分散，进一步制约了钻井作业效率，影响企业生产效益。

依托多年的技术积淀，四川宏华敏锐地意识到，管柱处理环节机器换人是行业发展的必然趋势——随着油气勘探向深地、深海迈进，井深增加导致钻杆用量大幅上升，总重量成倍增长，传统人工作业的短板愈发凸显；而实现多机器人协同作业，则是破解效率和安全瓶颈必须翻越的技术关口。

实际上，四川宏华对管柱自动化的探索也正是从那时起步——从液压驱动和单体设备控制做起，历经10余年迭代演进，到2021年才最终形成这套深层油气钻井管柱多机器人智慧联动系统。

“研发周期很长，我们早期的样机是采用液压驱动、单体控制的模式。” 东方宏华科技管理办公室负责人单代伟介绍。

“这样一来，虽把部分繁重作业交给了设备，初步实现机器换人，但是各设备独立运行、互不联动，仅能完成自身既定顺序动作，设备间的协同依靠人工管控，部分工序仍需人工介入。”东方宏华研发部副部长陈崇将思绪拉回到10多年前。

陈崇用一个通俗的比喻点破症结：“这就好比一支乐队，如果各吹各的调，肯定奏不出好曲子。最大的难题，就是要让多台机器人像一支乐队一样，在同一节拍下各自演奏又彼此配合。”

要让这支“乐队”摆脱各自为战的窘境，关键在于弥补液压驱动在协同控制上的先天不足。

经过多番测试验证，研发团队最终将突破口锁定在电驱方案上——开发一套可实现多机器人协同的统一控制系统，智慧联动系统由此应运而生。

“一键联动”RTS管柱处理系统经典解决方案

“它是智能钻机的核心组成部分。”陈崇解释，这套系统分为硬件、软件两部分。硬件由动力猫道、铁钻工、钻台机器人等构成，承担钻具移送、上扣卸扣、管柱排放等现场作业；软件则是一键联动自动控制系统，充当“运动神经”，将分散的设备统筹调度，实现多机器人并行联动。

“依托竖直移运、智能感知、离线作业、多系统协同、一键集控五大核心技术，我们开发了全球首个管柱多机器人智慧联动系统，并独创‘下面抓举、上面扶持’起下钻工艺，这也是这套系统最为亮眼的成果。”谈及该系统的技术亮点，陈崇难掩自豪，这些技术正是为超深井、复杂地层等“深地”场景量身打造的。

过去，业内普遍采用分布式倾斜移运作业：钻杆从井口取出后先放置地面，再由身处二层台的作业人员进行牵拉，将钻杆送至二层台指梁完成转运。整个过程钻杆呈倾斜移送状态，工序逐次开展、各设备分别操作，效率偏低；更关键的是，工人须登上二层台近距离扶持接引，面临钻杆摆动撞击打击、人员高空坠落等安全风险。

而管柱多机器人智慧联动系统彻底改变了这一局面——将传统分布式作业改为并行式作业，多流程同步推进。用竖直移运替代倾斜移送后，钻杆从井口直接竖直移运至目标区域，不仅省去人工干预，也让设备控制更加简单精准，移运效率得到显著提升。

陈崇向记者列举一组实测数据：对比人工作业，搭载这套系统后，起下钻效率由约20柱/小时提升至25柱/小时以上，提升幅度达25%；与此同时，钻台面操作人员由3至4人缩减至1人。

更值得一提的是，在作业模式上，研发团队也独辟蹊径，开辟了“下面抓举、上面扶持”的技术路线。

据陈崇介绍，行业内还有“上面抓举、下面扶持”技术路线，整套机械装置安装在总高四五十米的井架20至30米高处，对老钻机进行升级时需对井架加固，施工难度大。而四川宏华独创的下抓上扶方案以低位改造为主，无需加固井架，对原有钻机改动小，改造周期短、安全性更高，不仅可配套新钻机，更适用于存量钻机自动化、数字化升级。

历经打磨，这套装备已整装列阵，跨越国门、挺进海外，在各大井场的实战作业中接受检验。

“它是‘目前全球最先进、最昂贵的陆上钻机之一’。”在国际石油行业媒体Upstream刊发的专访当中，搭载智慧联动系统的AI智能钻机得到了这样的评价。

而中东，正是这套高端装备出海检验的关键一站。

钻井岗位劳动强度大、高空作业风险高，是摆在中东客户面前的两大现实难题。与此同时，钻机设备的改造升级通常需要整机替换，由此带来高昂的成本与较长的项目周期。

这套系统给出了解决方案：依靠多机器人并行联动完成管具操作，减少人员高空作业，提升起下钻作业效率；同时，可以对设备进行局部升级改造，且施工难度低、安全性强。

“一键联动”自动化系统

“阿联酋阿布扎比国家石油公司钻井公司（ADNOC Drilling）前年采购了数套智能钻机，去年又追加了多套，金额达30亿元，全部要求配备这套智慧联动系统。”陈崇回忆，目前首批设备已在井场开展钻井作业。

市场口碑持续发酵，订单量水涨船高。

“在阿曼，客户首批敲定多套订单，见证现场实钻效果后，又追加采购。”谈及市场反馈，陈崇语气中带着几分骄傲。

从乌干达到阿联酋，再到阿曼、日本、印尼等多个国家，从沙漠戈壁到海上钻井平台，这支“中国钢铁军团”的足迹正不断延伸。

海外市场捷报频传，在国内又交出怎样的答卷？

“2023年下半年，我们的首台系统在新疆创源90钻机投入使用，这是该系统在国内的首次应用。”陈崇介绍，在新疆投入超深井作业的12000米深智钻机，也搭载了这套系统，顺利完成国内第五口超万米深井钻井任务，是“深地”工程领域的一次重要实战检验。

陈崇补充：“我们的系统可以整套交付，也可单独供应动力猫道、铁钻工等单体装备，并服务存量钻机智能化改造，现已在中石化及多家民营钻井企业投入实战。”

多项实地应用充分验证了这套系统的可靠性能，但它的技术潜力并未就此止步。未来，它还能攀向怎样的高度？研发团队已经有了更远的设想。

“如果把整套智能钻机比作人体，多台钻井机器人就是它的‘四肢’，而这套智慧联动系统，就是统筹调度这些‘四肢’协同运作的‘运动神经’。”单代伟打了这样一个比方。

在他看来，如今这套“四肢”的硬件联动本领已经打磨成熟，但如果想走得更高更远，就得为它装上灵敏的“眼睛”和更加聪慧的“大脑”。

“硬件联动只是第一步，感知能力和自主决策才是后续攻坚的核心。”单代伟说，团队计划将视觉识别、激光雷达感知融入系统，实现机器人自主识别钻杆、感知井场工况、自动规划作业路径。针对多机器人交叉作业可能带来的安全风险，研发人员也会将人工智能算法融入联动防护机制中。

除了“软”的感知升级，团队在“硬”的执行端也有新构想。陈崇透露：“后期我们也将研究引入具身机器人技术，将人员从剩余高危工序中彻底解放出来，进一步提升智能化水平。”

在沙漠戈壁，在深海远疆，钻头向着地层深处不断延伸。

这支“中国钢铁军团”正在全球油气井场大显身手、叩问深地，成为赋能油气行业变革、守护国家能源安全的坚实力量。