摘要 一、机构沿革事业发展1.1十九世纪七十年代,是石油勘探开发突飞猛进的时期,为加快石油勘探开发步伐,石油系统决定研制金刚石钻头。为此,一九七三年胜利油田钻井工艺研究院与郑州磨料磨具磨...
一、机构沿革 事业发展1.1 十九世纪七十年代,是石油勘探开发突飞猛进的时期,为加快石油勘探开发步伐,石油系统决定研制金刚石钻头。为此,一九七三年胜利油田钻井工艺研究院与郑州磨料磨具磨削研究所合作,开展了聚晶金刚石刮刀钻头的研究,经过二年工作其钻头制造工艺有所突破后,一九七五年又签订了“胜利油田深井用聚晶金刚石刮刀钻头制造工艺”的协作课题,开展了78型高压喷射式聚晶金刚石刮刀钻头的研制。一九七六年九月,胜利油田会战指挥部为了加快金刚石钻头的研制、开发、应用步伐,指示钻井工艺研究院建立人造金刚石研制与生产作业线。于七六年九月十日,派出十人赴郑州磨料磨具磨削研究所学习,并立即着手筹建,于一九七七年四月二十七日开始生产金刚石单晶与聚晶,标志着一套完整的金刚石作业生产线建成。
1.2 从一九七八年元月开始,项目组分析了国内聚晶的质量与工艺水平,学习先进经验,博众家之所长,在原材料的处理上和加热组装放上都做了较大改进,使聚晶质量有了较大提高,在78型金刚石刮刀钻头上应用取得了明显的效果,特别是一九七九年五月,胜利油田32693钻井队在利-11井取得了单只钻头一次进尺3135.78米的全国最高纪录,它鼓舞了整个油田和石油部领导,增强了信心,决心加速了石油钻头的研究开发,同时更加重视对金刚石聚晶的研究开发。在组织机构上,为了适应金刚石应用形势的需要,对金刚石研制与生产体制进行了不断的调整。一九八四年七月十二日,成立了金刚石车间;一九八七年十二月二十日,成立了金刚石研究室,下设金刚石车间;一九八九年,在引进国外分析仪器的基础上,又成立了分析测试中心。
1.3 截至一九九三年,金刚石研究室进行了十九项研究课题,研究成功九类金刚石聚晶产品和三类金刚石单晶产品。特别是SL-4型人造金刚石聚晶研究成果,一九八三年获胜利油田优秀成果一等奖,一九八四年获是石油部优秀成果二等奖,一九八五年获国家科技进步三等奖;钻井用三角形聚晶金刚石,一九八七年获胜利油田一等奖,一九八八年获中国石油天然气总公司科技进步二等奖,一九九0年获国家科技进步三等奖;优质细颗粒单晶、SMD高强度金刚石、烧结和生长型人造金刚石聚晶三种产品,被中国科学技术委员会评为1993年度国家级重点新产品;与石油大学合作完成的“人造硬质材料钻头破岩机理与设计”研究成果,一九九三年被评为中国石油天然气总公司十大科技成果。在石油钻头上应用取得了较高的经济效益和较好的技术效果,创造了石油钻头五项全国钻头最高纪录。特别是优质细颗粒单晶和三角形等异形聚晶已打入国际市场,取得了好的经济效益。优质细颗粒单晶被评为国家免检产品。所有这些成绩引起了石油部和胜利油田领导的重视。为适应改革开放的新形势,充分利用金刚石超硬材料研制开发的有利条件,发展科技型外向经济,1991.5中国石油天然气总公司、胜利油田石油管理局决定成立胜利金刚石超硬材料研究开发公司,属胜利石油管理局经济实体。当时拥有工人一百二十人,各类工程技术人员四十二人,高级职称八人,中级职称二十人,初级职称十四人。拥有人造金刚石超高压高温设备十五台,各类加工设备三十台;另外,成立了分析研究中心,主要从事超硬材料的研究开发应用,主要设备是:
a) EPMA-87050电子探针一台
b) O/max-Rc旋转阴极x涉嫌衍射仪一台
c) 复合片超声波质量检测仪一台
d) 杜邦热分析仪一台
1.4中国石油天然气总公司领导,看到了超硬材料及制品的发展应用前景,利用胜利油田超硬材料研究开发的有力条件和威海市高技术开发区的地理条件,1993年5月20日在威海高技术开发区成立了威海华油钻石公司,为总公司直属的科研生产一体的实体单位。从胜利油田抽调王德新等六人负责筹建,1993年8月在高技术开发区购买生产厂房11166平方米,1118元/平方米,用费1248.37万元;购买科技楼一座2459.18平方米,2158元/平方米,用费530.69万元,两者共用费1779.06万元。1993年7月29日至8月1日召开了国内同行专家咨询座谈会,12名专家、教授和开发区有关领导参加了座谈会,同行专家高度赞扬总公司领导的决策和魄力,一致认为指导思想、发展方向、体制形式是正确的,将对国家超硬材料的发展起重要作用,其影响是深远的。但是由于种种原因于1997年总公司对华油公司进行了体制调整。
二、科技成果 推广应用
2.1 SL-4人造金刚石聚晶研制
一九八三年获胜利油田一等奖,一九八四年获石油优秀成果二等奖,一九八五年获国家科技进步三等奖。项目根据原子结构和化学键理论,经过反复试验,试制成功钛硅-硼新型结合剂,取代了国内常用的镍硅结合剂;根据物化吸收污染、化学活性降低的特点,建立了结合剂和金刚石原料同时净化处理新工艺;根据纯金刚石烧结曲线,通过试验建立了钛硅-硼聚晶烧结工艺条件,研究成功SL-4型聚晶金刚石新工艺新产品。
一九八三年十一月,胜利油田科委在济南邀请国内90多名教授专家通过了技术鉴定,并通过了“SL-4型人造金刚石聚晶鉴定会暨学术讨论会”会议纪要。一九八三年十一月十一日,中央人民广播电台新闻联播节目,报道了鉴定会的消息,一九八三年十一月二十七日,中央人民广播电台科学知识节目介绍了SL-4聚晶金刚石的研制成果。
该项工作取得的成果是:
1) 该产品磨耗比高,超过了油田下达的课题技术指标,目前在国内已处于领先水平。
2)该产品应用范围广泛,已在石油钻头、切削刀具和拉丝模等领域应用。一九八一年至一九八二年,成都工具研究所用该聚晶制成的250把焊接式车刀、镗刀,加工含硅量为21-23%的Si-A1合金活塞,一把刀具一次刃磨的切削路程达313,000m,刀具磨损小于0.05mm,创造了目前国内同类切削刀具最高水平。加工含SiO2的耐磨塑料和含SiO2的玻璃钢火箭筒也见到优异效果。用该产品制成的拉丝模,其耐磨性比硬质合金拉丝模提高100倍以上,抗冲击力强,拉制过程不破碎,能拉制直径1.5-2.8mm的青铜丝、紫铜丝、钢丝、不锈钢毛细管等。
3)该产品采用的TiSi-B系结合剂及将结合剂和金刚石同时真空净化处理的工艺是先进的、稳定的,能保证产品的优良性能,便于推广应用。
鉴定会后,胜利油田和石油系统大量需要这种产品,为此向地质部钻探工具厂、博山人造金刚石厂、核工业部232厂等单位多家技术转让和技术服务,北京钻探工具厂生产聚晶71万粒,被评为一九八四年度全国经济效益最高的厂家之一;博山人造金刚石厂原将要倒闭,得这项成果后,获得利润一百四十万元,又兴旺起来。一九八四年到一九八五年,国内生产这种聚晶一百八十万粒,胜利油田用这种聚晶一百二十万粒制造三千只钻头,据胜利油田财务处核算统计,获得钻井经济效益近一亿元,对油田勘探开发做出了贡献。该项目研制成功的钛硼结合剂和真空净化处理工艺被国内同行普遍采用。
2.2 三角形聚晶金刚石
一九八八年获胜利油田科技进步一等奖,一九八九年获中国石油天然气总公司科技进步二等奖,一九九0年获国家科技进步三等奖。
为跟踪世界超硬材料研制步伐,从一九八三年下半年开始,在六面顶压机上探索研制三角形聚晶金刚石,几年来通过对加热组装方式、P-T-t工艺条件、模具、金刚石粒度密堆积与配比等方面研究,于一九八六年十二月研制成功,并立即投产在钻头上试验,在四川、江苏、胜利油田等处钻井表明,用此产品制造的钻头适合中软到中硬地层的钻进、造斜与取芯,均取得了明显的技术成果和经济效益。经多家测试,在聚晶耐磨性和冲击韧性上,接近或相当于当时进口的美国通用电气产品,价格仅为其五分之一到六分之一。
一九八七年八月五日,胜利油田科委组织通过了技术鉴定,一九八八年七月六日,石油工业部组织技术鉴定,通过了技术鉴定证书,石油工业部(88)油科鉴字第45号
该项工作取得的成果是:
1) 综合性能测试和现场试验都表明,该产品耐磨性,冲击韧性,热稳定性等性能目前在国内均居领先地位。在耐磨和耐冲击性能上,接近或相当于目前已进口的美国通用电气公司的同类产品。价格相当于国外同类产品的五分之一到六分之一。
2)在四川、江苏、胜利油田等多处的钻井实践表明,用三角形聚晶制造的钻头适合从中软到中硬地层的钻井,造斜和取芯,已取得明显的技术效果和经济效益。试验钻头单只最高进尺568.22米,平均进尺401.23米,均创国产同类钻头的全国最高纪录。一只三角形聚晶钻头进尺相当于5.5只国产XHP2、XHP4牙轮钻头。制成的两只直径310mm定向井三角形聚晶钻头,造斜进尺分别为265.15米和134.78米,是目前国内用国产三角形聚晶取得的最好的技术指标。取芯用三角形聚晶钻头已推广使用,钻速快,成本低。
3)已试产四万粒三角形聚晶的实践表明,该产品工艺较为稳定,可以投入批量生产。