《中國創(chuàng )翼·創(chuàng )業(yè)故事第三十七期》
發(fā)稿時(shí)間：2017-08-28 16:46:00 編輯：李婧怡 來(lái)源： 中國青年網(wǎng)
中國創(chuàng )翼·創(chuàng )業(yè)故事第37期：萬(wàn)維科技張曉
開(kāi)創(chuàng )鉆井行業(yè)先河
導語(yǔ)：自2015年以來(lái)，由人力資源社會(huì )保障部主辦、全國人才流動(dòng)中心承辦的“中國創(chuàng )翼”青年創(chuàng )業(yè)創(chuàng )新大賽已成功舉辦了兩屆，涌現出了大批蘊含巨大經(jīng)濟價(jià)值和社會(huì )價(jià)值的優(yōu)秀創(chuàng )業(yè)項目。為加大對這些優(yōu)秀項目的持續宣傳、支持和服務(wù)，主辦方從全國獲獎的項目中精選部分典型項目，委托北京優(yōu)投科技孵化器有限公司進(jìn)行深度采訪(fǎng)挖掘，形成系列創(chuàng )業(yè)故事，在社會(huì )上廣泛宣傳推廣，并進(jìn)一步推動(dòng)創(chuàng )業(yè)項目與政策、資本的有效對接。本期講述的是第二屆“中國創(chuàng )翼”青年創(chuàng )業(yè)創(chuàng )新大賽新能源及環(huán)保產(chǎn)業(yè)類(lèi)全國總決賽企業(yè)組“優(yōu)勝獎”的獲得者、遼寧鞍山萬(wàn)維科技有限公司副總張曉的創(chuàng )業(yè)故事。（本項目由遼寧省鞍山市勞動(dòng)就業(yè)服務(wù)局推薦）
關(guān)鍵字：中國創(chuàng )翼 創(chuàng )業(yè)故事 張曉 萬(wàn)維科技 盾構鉆機 欠平衡工藝
創(chuàng )業(yè)故事：
2016年9月，鞍山萬(wàn)維科技的張曉和他的團隊獲得第二屆“中國創(chuàng )翼”青年創(chuàng )業(yè)創(chuàng )新大賽新能源及環(huán)保產(chǎn)業(yè)類(lèi)全國總決賽企業(yè)組“優(yōu)勝獎”，在22個(gè)省的600多個(gè)參賽項目中獲得了第十名。參賽項目是“盾構鉆機＋欠平衡工藝”，盾構鉆機是全新理念鉆井機械裝備，屬?lài)H首創(chuàng )。它的先進(jìn)性體現于：集常規正平衡鉆井功能、反循環(huán)鉆井功能、整流罩不隨套管鉆井功能、帶壓鉆井功能、盾構欠平衡鉆井功能及反循環(huán)欠平衡功能多項于一身，從功能上超越其他鉆井機械。因此鉆井成本優(yōu)勢就非常明顯，市場(chǎng)推廣潛力極大，得到了眾多投資商的青睞。萬(wàn)維科技希望該項目能夠引起社會(huì )各方面的重視，早日將該項目實(shí)現產(chǎn)業(yè)化，使中國成為第一個(gè)全面開(kāi)發(fā)利用地下3000－10000米下干熱巖地熱能源的國家，使他們裝備制造出的盾構鉆機能夠迅速占領(lǐng)國際市場(chǎng)。通過(guò)參加大賽，張曉對盾構鉆機的項目充滿(mǎn)了信心。大賽后該項目得到了社會(huì )各界的關(guān)注。當地政府給予了大力支持。
圖：張曉參加第二屆中國創(chuàng )翼大賽獲獎
萬(wàn)維科技副總張曉是八零后，但看起來(lái)非常成熟穩重。他畢業(yè)于大連理工大學(xué)機械設計制造及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，同時(shí)擁有中國石油大學(xué)石油工程專(zhuān)業(yè)雙學(xué)士學(xué)位，曾任職于中石油遼河油田分公司，現任鞍山萬(wàn)維科技副總兼機械工程師。
從大連理工大學(xué)畢業(yè)之后，他進(jìn)入一家鉆井公司，這家公司當時(shí)正準備進(jìn)入印尼鉆井市場(chǎng)，他協(xié)助組織鉆機配套工作。當鉆機和人員進(jìn)駐井場(chǎng)之后，他擔任井隊實(shí)習技術(shù)員，開(kāi)始接觸鉆井技術(shù)，也開(kāi)啟了他與鉆井相伴的人生。鉆井工人工作的地點(diǎn)從來(lái)都是荒無(wú)人煙，周?chē)鷰坠镆?jiàn)不到人。鉆機一旦啟動(dòng)，除非完鉆不能停止，經(jīng)常幾個(gè)月不能休假，工作條件危險，上了鉆臺就要打起十二分精神，身上經(jīng)常沾滿(mǎn)油污。在這里摸爬滾打了三年多時(shí)間，他決定辭職去大學(xué)系統學(xué)習石油知識。他考取了中國石油大學(xué)的石油工程專(zhuān)業(yè)，學(xué)習兩年取得學(xué)位后，進(jìn)入中石油遼河油田分公司。后又辭職進(jìn)入萬(wàn)維科技。他的加入，為萬(wàn)維科技注入了新鮮的血液。經(jīng)過(guò)大學(xué)專(zhuān)業(yè)系統的培訓的張曉在研發(fā)中提出的建議也給設計研發(fā)提供了新的思路。為了這個(gè)項目，張曉幾乎把所有的空閑時(shí)間都用在了設計研發(fā)上。
萬(wàn)維科技的團隊中，總經(jīng)理兼總工程師張朝純，參加過(guò)國家重大重點(diǎn)工程任指揮長(cháng)；參加過(guò)高低壓真空、特種車(chē)撈砂改造設計、超短半徑水平井試驗攻關(guān)等工作。在遼河油田、勝利油田、新疆、長(cháng)慶、大慶油田都有工作經(jīng)歷。軟件工程師張成，擁有加拿大阿爾格瑪大學(xué)計算機學(xué)士學(xué)位，同時(shí)有國外大型軟件工程師工作經(jīng)驗。軟件開(kāi)發(fā)設計師兼高級工程師武守信，曾任職空軍某部高級技術(shù)人員。還有液壓專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員羅剛，機械工程師丁秀菊。萬(wàn)維科技在這些人員基礎上組建了開(kāi)發(fā)設計、加工制造、財務(wù)、經(jīng)營(yíng)、工程施工和項目運作團隊。
萬(wàn)維科技擁有的項目有：真空5000米深井撈砂工藝、超短半徑水平鉆井柔性鉆具（填補國際空白）、高壓水流鉆井及撬動(dòng)力全液壓鉆機、雙層雙動(dòng)力頂驅模塊、復式欠平衡鉆井工藝創(chuàng )始、井口機器人。擁有盾構隨管鉆機等6項發(fā)明專(zhuān)利、14項實(shí)用新型專(zhuān)利。
匠心筑夢(mèng) 敢于創(chuàng )新
2010年萬(wàn)維科技創(chuàng )始人張朝純組建起團隊研發(fā)超短半徑水平鉆井工藝。張曉于2011年加入該團隊。當時(shí)該團隊只有3、4名工程師，沒(méi)名沒(méi)錢(qián)。吸引他加入的是張朝純的奇思妙想，讓鉆桿在地下“拐彎”。因為不管是在井場(chǎng)還是在書(shū)本里，傳統的鉆井工藝都是直井或者大半徑水平井，而張朝純提出轉彎半徑3.2米的構思讓張曉覺(jué)得不可思議。而正是這種好奇心驅使他加入了研發(fā)。經(jīng)過(guò)2年的研發(fā)，目前超短半徑水平鉆井工藝已經(jīng)廣泛應用于大慶、遼河、勝利、新疆、長(cháng)慶等油田，為油田增產(chǎn)增收做出了巨大貢獻。近幾年國際石油降價(jià)，對國內油田影響很大，導致超短半徑水平鉆井的工程款一直沒(méi)有結清。公司下定決心轉型，此時(shí)張曉提供了一條信息，他在印尼鉆井的時(shí)候，有一次看見(jiàn)相鄰的井場(chǎng)上有美國人在施工，于是想過(guò)去參觀(guān)，但卻被告知，由于施工技術(shù)需要保密，不允許任何人靠近。后來(lái)他了解到，這些美國人當時(shí)正在進(jìn)行的就是欠平衡鉆井，費用是進(jìn)入油層以后每米數萬(wàn)美元。
欠平衡鉆井是地層壓力與鉆井介質(zhì)不平衡的鉆井方式。欠平衡鉆井因為鉆孔內沒(méi)有了巨大的累計壓強存在，鉆頭破巖就會(huì )很輕松，也可以說(shuō)是無(wú)負重在鉆井。只要欠平衡就會(huì )使鉆井進(jìn)尺速度加快，鉆機功率就會(huì )減少。其優(yōu)勢主要體現在：1、此時(shí)破巖扭矩不需要正平衡鉆井那么大；2、利用了地層自然壓強，尤其是孔底截面積處會(huì )產(chǎn)生巨大的向內擠壓的應力，截面巖石呈凸鼓狀態(tài)，鉆井難度大大減輕；3、壓力欠平衡造成的凸鼓狀態(tài)對于鉆頭破巖極其有利，使鉆井速度達到常規鉆井速度5￣8倍，臨界點(diǎn)后（臨界點(diǎn)指的是巖層硬度）會(huì )使巖層自然出現巖爆，欠多少，回報就多少；4、氣體介質(zhì)下可以使用氣錘沖擊鉆井，能使深度鉆井速度達到常規鉆井的50￣100倍。5、欠平衡鉆井對產(chǎn)層起到保護作用。
了解到這種鉆井技術(shù)有如此多的優(yōu)點(diǎn)之后，結合本團隊技術(shù)優(yōu)勢，研究方向基本確定。張曉受命開(kāi)始著(zhù)手對該技術(shù)的各方面難點(diǎn)展開(kāi)深度調研。他了解到目前國際上實(shí)現欠平衡鉆井的方式都是采用大規模的設備應對井下增加的壓力，這就導致了井場(chǎng)設備的總投入巨大，運行成本居高不下。經(jīng)過(guò)與總設計師張朝純深入討論之后，他們提出要另辟蹊徑來(lái)實(shí)現并保持井下鉆頭的欠平衡工作狀態(tài)。隨后張曉與機械工程師、液壓工程師、軟件工程師開(kāi)始一步步的設計。每一個(gè)設計完成之后，加工制造團隊立即開(kāi)始加工制造，再投入到實(shí)驗與實(shí)際情況印證，不符合再重新設計。
圖：井口機器人自動(dòng)上卸管
突破常規 引領(lǐng)國際
目前欠平衡鉆井工藝1000米以?xún)鹊脑囼炓呀?jīng)基本結束。鉆井實(shí)驗完成后，設計團隊通過(guò)不斷調整各部分的結構，使各部分的功能性得到提升，大大優(yōu)化了各部件制造成本。通過(guò)重新設計調整，提高了野外作業(yè)的能力。現在調整工作接近尾聲。預計8月份，開(kāi)始大試，進(jìn)行5000米以上深井實(shí)驗。萬(wàn)維科技通過(guò)全體工程師專(zhuān)家六年的不斷探索研發(fā)，投入資金6000多萬(wàn)元，終于成功攻破所有的技術(shù)難題，并且已經(jīng)通過(guò)大慶鉆井研究院組織的專(zhuān)家評審。
本產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中經(jīng)歷了三代樣機試制過(guò)程：第一代是常規鉆機，第二代采用全液壓撬動(dòng)力鉆機加工制造，已經(jīng)試驗鉆井1000米深，實(shí)現了隨套管盾構鉆井和全部制動(dòng)化＋智能化，轉場(chǎng)搬家免安裝不超限，達到一機兼容各種鉆井功能。第三代，萬(wàn)米鉆機“跨越式盾構＋欠平衡鉆機工藝”。實(shí)現了全部自動(dòng)智能化遠程控制機上井口，破鉆井速度、孔徑、井深多項世界記錄。并且取得“復式雙循環(huán)欠平衡套管隨鉆鉆井工藝”、“智能化上下管分揀系統”、“復式雙循環(huán)欠平衡鉆井工藝”、“全液壓雙動(dòng)力組合式萬(wàn)米鉆機”四項發(fā)明專(zhuān)利和“雙動(dòng)力液壓鉆井機頂驅動(dòng)裝置”一項實(shí)用新型專(zhuān)利，同時(shí)還有十余項專(zhuān)利正在申報之中。
目前，該項目已完成生產(chǎn)二代鉆機一臺，三代鉆機組裝完成80％。并且二代鉆機進(jìn)行了試驗，已經(jīng)驗證了之前的設計思路，在1000米之內是正確的。下一步計劃是引進(jìn)資金，完成三代鉆機并試驗，爭取早日投入市場(chǎng)。近期，盤(pán)錦市政府對萬(wàn)維科技提供了大力支持，為公司提供兩萬(wàn)平米廠(chǎng)房，四十萬(wàn)平米地皮以及三千平米辦公樓，同時(shí)提供啟動(dòng)資金兩千萬(wàn)的擔保貸款用做實(shí)驗經(jīng)費。萬(wàn)維科技公司后期會(huì )考慮融資，早日實(shí)現項目的產(chǎn)業(yè)化。
立足國情 開(kāi)創(chuàng )先河
“盾構鉆機加欠平衡工藝”鉆井速度是常規鉆井的50倍，可用于開(kāi)采地下資源。如地下水、石油、天然氣、煤層氣、頁(yè)巖氣及地熱能等。該項目市場(chǎng)初步定位為水資源開(kāi)采。我國有2／3地區因水致貧，水井鉆機將面向國內三分之二因水致貧的地區、地層復雜區塊、以及淺層水源受農藥化肥、化工、地方病污染的地方。同時(shí)該技術(shù)可以應用到排澇、橋梁基礎、重金屬探礦（我國原子能鈾礦采掘）、石油物探、大口徑逃生井（煤炭）、煤層氣瓦斯抽吸鉆井和國防導彈發(fā)射井等等。
開(kāi)采地熱能是萬(wàn)維科技下一步的方向。地熱能是一種分布廣泛、清潔環(huán)保可再生的新能源，但是沒(méi)有得到廣泛應用。因為開(kāi)采難度大，成本高，常規鉆井技術(shù)只有在地熱帶打井才能開(kāi)采，因此各個(gè)國家都把其列為戰略問(wèn)題。萬(wàn)維科技公司為了改變常規鉆井高投入低產(chǎn)出的現狀，突破了150年來(lái)的常規鉆井技術(shù)，開(kāi)發(fā)設計出“盾構鉆機＋欠平衡鉆井工藝”使地熱開(kāi)采成本比開(kāi)采石油、煤炭的成本還低，讓地熱能源開(kāi)采成為可能。鞍山萬(wàn)維科技公司開(kāi)創(chuàng )了鉆井行業(yè)的先河，為人類(lèi)最終利用清潔、環(huán)保、可再生、無(wú)溫室效應的新能源貢獻一份力量。
項目介紹：
跨越式盾構鉆機加欠平衡鉆井工藝項目
圖：盾構鉆機＋井口機器人
根據國土資源部發(fā)布的報告顯示，中國地下3000－10000米埋藏著(zhù)干熱巖地熱能源相當于860萬(wàn)億噸標準煤。按中國2015年能源消費總量36.98億噸標準煤計算，中國的地熱能源夠我國使用26萬(wàn)年。地熱能是由地殼抽取的天然熱能，這種能量來(lái)自地球內部的熔巖，并以熱力形式存在，是引致火山爆發(fā)及地震的能量。地熱能的開(kāi)采難度大、開(kāi)采成本高，其主要原因是常規鉆機技術(shù)的瓶頸造成開(kāi)采地熱能的投入產(chǎn)出無(wú)法與風(fēng)能、太陽(yáng)能、煤炭、石油相比。目前還沒(méi)有新的鉆井技術(shù)突破，這就使得地熱能這種清潔、環(huán)保、可再生且無(wú)溫室效應的新能源還無(wú)法被人類(lèi)廣泛利用。
萬(wàn)維科技公司經(jīng)過(guò)了6年的不斷探索和努力，投入了6000多萬(wàn)元終于完成了理論與實(shí)踐相結合的第一步。張朝純和他的團隊研發(fā)出“盾構鉆機＋欠平衡鉆井工藝”，以盾構形式進(jìn)行欠平衡鉆井。鉆井全過(guò)程遠程操控自動(dòng)智能化，大幅度降低鉆井的人工成本及安全風(fēng)險，并有效提高了鉆井效率。
采用“盾構鉆機＋欠平衡鉆井工藝”鉆井，可以從地球表面以超高速鉆井至10000米深度。常規鉆機如果采用正平衡鉆井工藝，要完成萬(wàn)米鉆井的鉆井周期約為4－6年，鉆井成本大約在8億元。而采用欠平衡鉆井，從目前已經(jīng)完成的1000米井深的情況看，它的鉆井進(jìn)尺速度是常規鉆井速度的50倍，鉆井周期計量單位從年降為月，成本僅為常規鉆井的1／10。該成果得到了大慶鉆探工程公司鉆井研究院專(zhuān)家的高度認可，認為采用該鉆井方式完全可以突破6000米－10000米井深。這項技術(shù)成熟，中國將最先跨入以清潔環(huán)保的地熱能取代化石能源的新時(shí)代。
該項目技術(shù)特點(diǎn)包括：1、該鉆機可模塊化生產(chǎn)；2、頂驅部分采用雙層雙動(dòng)力差位化形式集成模塊實(shí)現盾構＋欠平衡鉆井；3、自主研發(fā)的不間斷井口換氣系統可提高鉆井時(shí)效60％，減少井下事故85％；4、自主研發(fā)的井口機器人可實(shí)現井口無(wú)人化操作，可遠程控制鉆井，由軟件采集鉆井參數并下達指令，可代替30人，全天候精準運行；5、一機兼容所有深度鉆井工程，運輸轉場(chǎng)不超限，工作時(shí)占地面積小，井架高度僅為14.2米；6、該鉆機具備查打一體化鉆井功能，地層、水層、油層等各種地質(zhì)信息可以立刻獲得。
“盾構鉆機＋欠平衡鉆井工藝”已取得4項國家發(fā)明專(zhuān)利，所有技術(shù)擁有自主知識產(chǎn)權，并取得了國家權威部門(mén)出具的技術(shù)評審報告。該項目徹底顛覆了鉆井行業(yè)150年來(lái)所采用的鉆井方式。
盾構鉆機可用于所有鉆井工程，包括常規鉆機技術(shù)難以完成的鉆井工程；可以使用地熱能源代替化石能源取暖發(fā)電，減輕霧霾；可用于西北干旱缺水地區的淡水開(kāi)采及內蒙等草原地區的灌溉；可以開(kāi)采地下深層淡水使礁變成島；可開(kāi)采超深層高熱能地熱進(jìn)行發(fā)電（不開(kāi)采地下水即可發(fā)電）為國防提供戰略備用電力，如邊疆哨所；還可為軍方提供大口徑航天、導彈發(fā)射井工程，可用于鉆煤礦逃生井、橋樁基礎，高層樓房基礎等。
“盾構鉆機＋欠平衡鉆井工藝”的應用將強烈刺激下游服務(wù)業(yè)、農牧業(yè)、旅游業(yè)等行業(yè)，并帶動(dòng)上游開(kāi)礦、冶金、機械加工、制造業(yè)等行業(yè)。預計10年內，將帶動(dòng)就業(yè)人數50萬(wàn)人。
專(zhuān)家點(diǎn)評：
王新河：北京元航資本創(chuàng )始合伙人
評語(yǔ)：制造業(yè)是一個(gè)國家經(jīng)濟立足的根本，高端先進(jìn)制造業(yè)的水平更是衡量一個(gè)國家是否能成為先進(jìn)強國的基本標志之一。制造業(yè)從業(yè)態(tài)上是一個(gè)非常成熟的領(lǐng)域，任何技術(shù)或者產(chǎn)品的創(chuàng )新都要比IT業(yè)難得多。該項目團隊不忘初心，不趕時(shí)髦，6年如一日，充分利用和發(fā)揮了團隊核心人員的技術(shù)積累和知識積累，取得了項目的重大突破，而且，無(wú)論是對實(shí)際問(wèn)題的解決和性?xún)r(jià)比的大幅提高都非常明顯，真正實(shí)現了產(chǎn)品化和實(shí)用化。實(shí)在難能可貴。這個(gè)項目的成功充分說(shuō)明，厚積薄發(fā)才能看得準，做得對；堅持不懈才能做得到，完得成。
張威：戈壁創(chuàng )投總經(jīng)理
評語(yǔ)：鞍山萬(wàn)維科技公司多年來(lái)專(zhuān)注于“盾構鉆機＋欠平衡工藝”的研發(fā)。就目前工藝參數看盾構鉆機集常規正平衡鉆井功能、反循環(huán)鉆井功能、整流罩不隨套管鉆井功能、帶壓鉆井功能、盾構欠平衡鉆井功能及反循環(huán)欠平衡功能多項于一身，預期鉆井成本將會(huì )大幅下降。在鉆探領(lǐng)域內，我國一直追隨西方發(fā)達國家技術(shù)發(fā)展的腳步，萬(wàn)維的技術(shù)有可能改變目前這一狀況；同時(shí)鉆探工程領(lǐng)域內的一大特色是隨著(zhù)深度的加大成本會(huì )急劇上升，造成很多地下資源開(kāi)發(fā)利用的成本不經(jīng)濟。新技術(shù)革命的運用是把以前無(wú)法利用的資源變成新經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)的關(guān)鍵，頁(yè)巖油生產(chǎn)就是典型的案例！下一步鞍山萬(wàn)維科技的“盾構鉆機＋欠平衡工藝”如若在大深度鉆探實(shí)驗中能夠取得預期的成果，則能大幅度降低大深度地下資源的獲取成本，有可能在根本上改變我國鉆探技術(shù)的格局，同時(shí)在商業(yè)應用的市場(chǎng)競爭中也會(huì )脫穎而出。將是中國創(chuàng )造又一典型案例！鞍山萬(wàn)維科技團隊多年來(lái)專(zhuān)注于鉆探領(lǐng)域內的技術(shù)創(chuàng )新，多年的積累獲得了質(zhì)的飛躍獲得了顯著(zhù)的成績(jì)。下一步的關(guān)鍵是取得更大深度鉆探測試的成功，進(jìn)而開(kāi)拓商業(yè)化運營(yíng)市場(chǎng)。張曉作為創(chuàng )業(yè)團隊代表和核心成員，多年來(lái)在技術(shù)創(chuàng )新上的堅持和不斷的努力正是新一代創(chuàng )業(yè)者共同特質(zhì)和成功關(guān)鍵。
創(chuàng )業(yè)寄語(yǔ)：
萬(wàn)維科技有限公司副總張曉
創(chuàng )業(yè)要謹記不忘初心，也就是一定要堅持，執行是創(chuàng )業(yè)的第一步。
