3月的俄罗斯亚马尔半岛，中国产“极光”号钻机不停的钻向地下7000米。这里距离北冰洋只有10多公里，地处北极圈内，历史最低温度曾达到了-57℃，这样的温度，哈气成冰渣。
2017年12月8日，中俄亚马尔液化天然气项目首条生产线投产。所用“极光”号极地钻机轰动一时，它由航天科工下属宏华集团有限公司研制（简称宏华公司），“极光”号钻机“钻”破国外垄断，成为国内首套可在-50℃环境作业的极地钻机。
“第二台钻机正在路上，近期可以抵达。”3月6日，宏华产品研究所所长邬柯介绍，“极光”号的弟弟“极光”二号，一台更高性能的钻机于1月25日起运，钻机抵达后，技术小分队也即将前往进行调试安装，6月可以正式开钻。
▲宏华极光号极地钻机在北极圈“探地”
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极地探索
中国“极光”亮相北极圈2016年2月9日，一台名为“极光”号的石油钻机悄然矗立在了北极圈地区冰天雪地的亚马尔半岛冰原上。这台由宏华自主设计制造的我国首台可在-50℃环境下作业的陆地钻机，从此开启了他斗风战雪的征程。
俄罗斯亚马尔半岛，地处北极圈内，气候严寒，环境恶劣，当地土著语称之为“土地的尽头”，全年冬季长达8个月。而极光号极地钻机的作业地点正位于北极圈的核心区域，距离北冰洋只有10多公里，当地官方数据显示，历史最低温度曾达到了-57℃。
“严酷的天气，变相加大了工作量，在常规钻机上3、4天即可完成的工作，在极光号上至少半个月才能完成。”宏华工作人员介绍，安装期间正好遇上极夜季节，分不清昼夜，在“白天”都只能通过架设照明灯来保障安装工作的进行。一边是北极圈低温严酷的环境，一边是紧张的工期，这让钻机设备以及作业队伍从运输、安装到调试、运转都面临了极大的挑战。
负责极光号钻机安装调试的领队赵洲在回忆说：“2016年1月17号，最后一段井架起升时，环境温度-32℃，冷风刮在脸上，刀割一般刺骨。在起升前检查时，一次连续待在户外的时间超过了15分钟，脸上就被冻得失去了知觉，脸庞苍白。”还好经验丰富的外方客户队长发现后赶紧就地抓起一把雪，使劲在赵洲脸上不停来回搓，搓完后，赵洲感到脸庞火辣辣的，脸色才由白转成红色，“然后到室内待上几分钟，烤火取暖后，才逐步好转，最后脸上还是被冻掉了一块皮。这一天，我们服务人员脸上均都出现了不同程度的冻伤。”
在这样的情况下，现场工人两班倒，24小时不停工的作业，提前完成了安装计划。2017年12月8日，该项目正式投产。
▲极地钻机
▲极地钻机
“极光”二号启程前往北极圈与其他俄罗斯的极地钻机和低温钻机的老旧相比，“极光”号钻机可谓是高端大气上档次，更在细节方面做了更新的设计和处理。例如，客户反馈的保温效果好是极光号的重要特点之一。从首台开钻到第二台发运，实践中收到的反馈也不断促进宏华公司进行产品升级，精益求精。
正因为“哥哥”不俗表现，2016年开始，根据现场反馈的情况，宏华开始研发生产“极光”二号。
“第二台我们对保温加热系统、泥浆处理系统、钻机空间布局进行全面优化升级。”邬柯介绍。为增强产业竞争力，极光二号改单轨为双轨，将原本只有一层的固控系统罐体和电控房体改为双层布局，减小了平移轨道长度，使整台钻机布局更为紧凑，井场占地面积减少20%左右。“在极寒环境下，井场占地面积建小，就会更多地降低用户运营成本。”
2019年1月25日， 刚诞生不久的“极光”二号，从四川广汉起运，正通过水运加陆运的方式前往北极圈，它将被交付给俄罗斯一家公司使用，并将于6月正式开钻，服役于全球极地最大液化天然气项目——中俄亚马尔液化天然气项目。
来自宏华公司消息，这是第二台“四川造”极地钻机，也是我国生产的第二台可在-50℃低温和12级以上强风环境下连续工作的极地钻机。目前，宏华销往海外的钻机超过1000台，其中销往俄罗斯180余台。
▲极地钻机出厂前
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揭秘“极光”号
外穿“棉袄”内吹空调抗风12级抗冻-60℃，抗冻又抗风的极地钻机是如何炼成的？
从外形上看，极地钻机与常规陆地钻机最大的区别就是极地钻机穿上了特殊材料制成的“棉袄”。
“极光一号井架用的是帆布包裹保温，极光二号用夹心保温钢板进行包裹保温。”邬柯介绍，一般常规陆地钻机的井架都是裸露在外面的，为了抗击严寒，极地钻机从地面底座，到井架60米的高度，都被包裹得严严实实。”邬柯说，全封闭的外形，是为了满足抗冻又抗风的需要，但却不只是“包起来”那么简单。
邬柯介绍，常规的高寒钻机，使用环境的最低温度为-40℃左右，但极地钻机使用环境最低温度达到-50℃，运输储存环境最低达到-60℃。
材料的选择是第一难题。
但在2018年底之前，国内钢材尚没有-60℃标准的材料可选择。研发团队广泛借鉴青藏铁路等大工程、大项目，做了大量的试验，确定了最后的材料和标准。
即使采用抗低温材料，人和设备也无法在-60℃的环境下常态工作。-60℃的低温，对于技术人员来说，都是承受极限，不仅人受不了，机械设备也会损坏。
“工人全副武装，最长也撑不过1个小时。几乎每隔四五十分钟，就必须回到室内烤火，让身子暖和一些，再出去继续干活。”邬柯介绍。
最后，设计团队用保温板对整个钻机系统进行全面保温。
极寒天气下，光保温还不够，还需要设备“自加热”。“就像冬天密闭的房间，需要空调来保暖一样。”邬柯说，全封闭的极地钻机也设计了一套类似“中央空调”的加热系统，极光号采用1600千瓦功率电热空气加热系统，向钻机各大系统输送暖风，为整个井架、底座、固控系统在内的各部分供暖。“实现在外部零下60度的情况下内部温度在10度，保证人员在钻机内部有良好作业环境。”
▲极地钻机出厂前
借鉴海洋钻机设计解决抗风问题
防冻的问题解决了，新的问题随之而来。
“极地暴风雪天气是家常便饭，常有12级以上的强风。”邬柯说，“全封闭”的井架，能更好抗冻，但却增加了井架的受风面积，让抗风更有难度。
最终，工作人员借鉴海洋钻机抗风设计经验，一改传统陆地钻机的K字型井架，借用海洋钻机的塔架式井架，并通过数据计算和特殊设计，使极地钻机更稳定，达到了抗12级以上强风的能力要求，这样就保障了这个“大块头”不会被强风吹倒。
此外，加热系统还有一个特殊功能，就是为承载钻机的平移轨道加热。邬柯介绍，极地地基多为沼泽、冻土，钻机每打好一口井，需要通过轨道平移至下一口井处。而钻机每一次“搬家”，就需要轨道自动加热解冻，才能顺利实现。
公开数据显示，目前世界最深井是俄罗斯科拉半岛12262米超深钻。排名第二的德国KTB超深钻，9101米。2018年，我国完钻井深7018米的松科二井，排名全球第三，创造了亚洲国家大陆科学钻井新纪录。而松科二井工程使用的中国首台万米大陆科学钻探专用钻机——“地壳一号”万米钻机，正是由吉林大学和宏华公司联合研制。
“向着地下15000米进军，面临前所未有的挑战。”邬柯说，目前公司正在筹备研发15000米“地壳二号”高寒钻机，15000米，这是目前全球都没有达到的深度。
红星新闻记者 王明平 图据宏华公司
编辑 敬玲燕