万牛引力-连续油管智能钻探技术开创者

产业方面：目前国际智能钻井核心工具市场一直被国外旋转导向工具垄断，对我国实行技术封锁，单套售价高达2000多万元。为了突破国外“卡脖子”难题，亟待研发具有我国自主知识产权的智能钻完井机器人，而此前该方面国内外仍处于空白，必须自主研发。因此，本项目针对国内外油气开发的复杂结构井和连续油管钻井难题，通过技术交流与合作，充分挖掘连续油管钻井技术的优势，研发智能钻完井机器人，有望替代国外最先进的旋转导向钻井工具，为我国深地资源钻井和油气经济高效开发提供技术与装备支撑。

民生方面：研究团队成立了“成都爱钻石油钻采工具有限公司”，专门进行该产品的生产转化，提供了大量的就业岗位。预计2023年可提供30个就业岗位，2024年可提供50个就业岗位、2025年可提供78个就业岗位，预计2027年累计新增直接就业岗位达300人；预计3年内累计带动间接就业2000余人。

人才培养方面：产品研发以来，团队为42名硕博士生提供正版画图软件及实验场地，协助搭建实验平台；通过产品研发，学生获得全国科技创新、创业竞赛奖共计25项139人次，其中：2人获四川省综合素质A级证书，1人获得省部级科技进步一等奖，2人获得省部级优秀专利奖，6名博士生留高校任教。

一、优势：

1.平台优势：

本团队依托“油气藏地质及开发工程国家重点实验室”，邀请周守为院士作为项目的技术顾问，由教育部青年长江学者朱海燕教授、教育部长江学者刘清友教授等作为指导教师，指导教师团队综合实力强大，给项目的研发提供了有力的技术支持。

团队成员由成都理工大学硕博士生组成，涵盖了石油、机械、控制、经济、管理等专业人才，结构合理，多学科交叉协作；在项目实施过程中，团队成员共同讨论实验方案，设计实验步骤、机器人样机及实验系统，具有较好的前期团队合作经验，确保项目顺利开展。此外，本团队拥有20多项核心专利（国际专利3件），综合技术优势处于国际前列。

为了加快本产品的产业化，本团队成立了成都爱钻石油钻采工具有限公司，注册地四川省成都市武侯区，由本项目负责人王樵渚担任法定代表，公司业务主营范围为：井下智能机器人研发、石油钻采专用设备制造、计算机软硬件及外围设备制造等，注册资金2000万元。公司部门分为：研发部、技术部、销售部、财务部、人力资源部、市场部、后勤部等，为产品高效研发及产业化提供有力保障。

2.技术优势：

（1）开创了连续油管智能钻井新技术：首次提出利用钻井机器人拖拽连续油管进行钻完井的新方法，形成了一套具有我国自主知识产权的安全高效钻完井装备，打破了国外技术垄断；

（2）以钻井液为动力源，实现了水平井的闭环智能钻进：以泥浆循环压耗为动力源，利用电磁比例溢流阀、节流阀智能控制钻完井机器人的钻压和钻速，并实时拖拽连续油管，实现水平井闭环钻进；

（3）率先提出了机器人爆炸水力复合压裂开发非常规油气的新方法：利用机器人投放燃爆剂，辅助爆炸压裂产生人工缝网，建立油气通道，在老井二次开发及水平分支井钻完井方面优势突出；

（4）小结构、大牵引力：结构简单，能够有效减少异物对抓靠臂的卡堵影响。经过权威检测，本产品牵引力高达7万牛，远远超过钻井工况下所需牵引力，能有效解决连续油管屈曲、牵引力不足时深地钻探和井下工具下入不到位等难题；

（5）受力更加合理：新型摩擦块的特殊设计将井壁的径向压力均匀施加给钻井机器人壳体，相比现有连杆、轮式的抓靠臂结构，其销轴受力更加安全可靠；

（6）设计了高效流体通道，可实现超长水平井的洗井和冲砂作业，相比同类产品，机-电-液一体化设计更加智能化，使得机器人控制精度更高。

3.合作基础：

本团队自2010年以来，先后与香港大学、犹他大学、圭尔夫大学等国际知名高校开展联合研究，共研发了七代井下机器人（被动轮式螺旋井下机器人、螺旋履带式井下机器人、螺旋蠕动式井下机器人、模块化井下机器人、主动螺旋式井下机器人、伸缩式智能牵引机器人、轮式智能牵引机器人）；自2015年以来，本团队与四川宏华石油设备有限公司合作，该公司负责本产品的加工并提供实验场地，研发了第八代钻完井机器人。

通过机器人三维模型的绘制、连续油管钻井机器人力学特征研究、连续油管钻井机器人牵引力及牵引速度控制机理研究，研制出了钻井机器人样机并且大量室内与模拟井实验，验证了理论设计和连续油管钻井理念的正确性（详情请看附件1、2）；随后经权威机构CMA(国家计量认证)、CNAS(中国合格评定国家认可委员会)认证，该产品单节牵引力高达70kN，完全满足钻完井需求（详情请看附件1中“认证证书”一页）。

2020年11月，本团队与中石油川庆钻探有限公司签订了金额为193万的委托技术开发合同，并达成现场应用协议，将于2022年底正式应用于现场钻完井作业。2021年8月，本团队2名研究生成立了“成都爱钻石油钻采工具有限公司”，专门进行该产品的生产转化，促进了产品的落地推广。

二、前景：

目前，我国非常规油气单口水平井钻井成本高达5000万元，连续油管钻井只有常规钻井成本的1/3，且具有安全、占地面积小等诸多优点；本团队提出的连续油管+钻井机器人联合钻进的方法，可有效解决长水平段连续油管屈曲的钻进难题。

室内和模拟井实验证明，应用多功能智能钻完井机器人进行连续油管水平井钻完井作业，将大大缩短作业周期，提高经济效益。

相比于国外其他同类产品而言，本项目的产品牵引力更大，牵引连续油管距离更长，在大位移水平井进行钻井时优势明显。由于本产品的软硬件在开发过程中采用了模块化设计思想，更便于二次开发，可针对市场需求，以现有产品为基础，开发系列化、多元化产品。本项目产品具有作业功能包括但不限于：

（1）可代替传统井下牵引、修复作业；

（2）完成现有井下牵引器不能完成的洗井、冲砂以及喷砂射孔；                    

（3）可以携带钻头钻井并实现高效快速钻进；

（4）可以解决连续油管屈曲问题；

（5）可开展爆炸压裂作业，完成燃爆剂的精准投放。

全球每年新增水平井超过1.6万口，而一口水平井钻完井的成本是相同条件下直井的2-4倍，钻井成本费用至少在千万级以上，全球连续油管钻井机器人市场前景超过千亿，市场潜力巨大。