北京石油機械廠是一個有著近五十年歷史的國有中二型企業，是國內石油行業最早通過ISO9000質量體系認證的企業，目前她已經成長為一個集開發、設計、制造、銷售、服務為一體的石油鉆采裝備專業制造企業，并且光榮的成為我國首臺交流變頻頂驅裝置的研制者，僅用短短四年半的時間，完成了100臺頂驅裝置的設計和銷售。北石廠自知面臨著既要在技術上保證頂驅產品的國際級水準，又要拉大與國內同行間的競爭優勢的重要使命。早在2003年實施國產頂驅產業化攻關項目伊始，北石廠便開始了與世界一流的自動化系統解決方案提供商——西門子公司的長期合作關系，這一高瞻遠矚的戰略選擇最終成就了其國內頂驅市場頭把交椅的至尊位置。

      作為我國首臺交流變頻頂驅裝置的研制者，北京石油機械廠（以下簡稱北石廠）無時無刻不在感覺著肩負的重要使命。一是面對愈發激烈的國際競爭，國產頂驅需要在不斷與國外知名品牌頂驅的“交手”中保持“技高一籌”，一是由于國內石油鉆采設備制造廠商的快速發展，應對石油鉆采設備日益嚴峻的價格壓力。北石廠既要在技術上保證頂驅產品的國際級水準，又要拉大與國內同行間的競爭優勢。

圖1：北京石油機械廠概貌

    這家有著近五十年歷史的國有中二型企業，是國內石油行業最早通過ISO9000質量體系認證的企業，先后取得美國石油學會API SPEC 16D等證書許可權。目前擁有螺桿鉆具系列、地面防噴器控制裝置系列、井下單螺桿抽油泵系列、震擊器系列、頂部驅動鉆井裝置等產品，2007年度實現工業總產值12億元，銷售收入8.82億元，是集開發、設計、制造、銷售、服務為一體的石油鉆采裝備專業制造企業。其中北石廠自主研制的交流變頻頂部驅動鉆井裝置，擁有中國石油天然氣集團公司（CNPC）自主知識產權，采用了多項國家專利技術，填補了國內空白。

      緊握石油鉆采的發展契機
      近年來我國對石油能源開發力度的加大和石油鉆采設備出口的急劇增加，極大地拉動了我國石油鉆采設備制造業的需求和發展。根據國家權威資料顯示，2006年1-10月，全國石油鉆采專用設備制造業共實現銷售收入244.24億元，同比增長75.12%，比去年同期快33.25%；利潤24.17億元，同比增長115.80%，比去年同期快40.82%。當前，我國是世界上極少數能成套生產1000-9000米鉆機的國家，且國產12000米的鉆機已經面世。

圖2：2005-2007年度我國石油鉆采設備制造業銷售收入和利潤增長趨勢圖

      北石廠副廠長兼總工程師鄒連陽教授相當看好國內的石油鉆采市場：“由于石油行業的發展前景良好，我廠每年的產值和利潤都在翻倍增長。石油行業良好的大環境同時帶動了相關產業的發展，石油行業上游和下游的分布大體是上游以鉆井采油為主，下游以煉油化工為主。我們的產品覆蓋中石油、中石化所屬的陸上油氣田和中海油所屬海上油田，出口到40多個國家和地區，‘北石’和‘BPM’已成為國內外石油界普遍認可的品牌。尤其在‘十一五’規劃綱要中，國家更加重視能源質量、安全生產和大型機械制造業的發展，為我廠帶來了新的發展契機。”

圖3：北石廠副廠長兼總工程師鄒連陽教授

      “我們這種提供大型設備產品的廠商，最重要的是要靠質量、靠可靠性、靠競爭能力以取得發展，同時頂住已有的價格壓力。用戶最基本的設備需求，比如鉆采24小時不能停機，通過考核每月停機的小時數來確定產品的質量和性能。我廠的設備能夠被全球各大國家廣泛采用，也是憑借著數年積累的技術、性能和可靠性口碑。”
      “在我廠提出的三化戰略——也就是科技化、數字化和國際化戰略的指引下。作為北京市數字化示范企業，自動化和信息化是我們非常關心的領域，我廠的數字化和信息化已經涵蓋了研發、管理、制造和生產等各個領域。全廠共有職工600余名，配備電腦300臺左右，平均每兩人一臺計算機的終端擁有率，是同行業內領先的。”北石廠總工程師辦公室沈克工程師也對企業取得的成績充滿了自豪。

      從首臺到百臺頂驅的質變
      頂驅是頂部驅動鉆井裝置的簡稱，是當今油氣鉆井界的重大前沿技術與裝備，被譽為近代鉆井裝備的三大技術成果之一。曾幾何時，這種裝置只有美國、加拿大等少數幾個發達國家能夠生產。為了生產具有自主知識產權的頂部驅動裝置產品，北石廠自2003年開始研制交流變頻頂部驅動鉆井裝置，并成功實現了產業化。
鄒連陽教授介紹說：“頂驅是2003年1月立項，當時就想把這個項目的整體水平提高，包括設計手段的水平、設計理念的水平，我們希望用最先進的方法設計出最好的產品。”早在實施國產頂驅產業化攻關項目伊始，北石廠便開始了與世界一流的自動化系統解決方案提供商——西門子公司的長期合作關系，共同開發石油鉆機交流變頻頂部驅動裝置，為北石廠提供西門子頂驅電控系統解決方案。目前西門子已順利交付上百套DQ70BS型、DQ90BSC型和DQ40BSC型交流頂部驅動裝置的電控系統。

圖4：交流變頻頂部驅動鉆井裝置圖片及其應用于石油鉆采現場

      頂驅中心電氣工程師謝海歡詳細闡述了頂驅產品的結構與功能：“頂部鉆進裝置是當今石油鉆井中前沿的技術和裝備，它節省鉆井時間20%~25%，并可預防卡鉆事故發生，尤其是鉆斜井和高難度定向井所帶來的顯著經濟效果，也預示著它必將成為21世紀鉆井機械發展的重要方向。北石頂部驅動鉆井系統包括提升系統、旋轉動力系統、鉆柱自動化處理裝置、鉆柱內防噴器、智能化控制系統等，是大功率、自動化程度高、集光機電液技術于一體的綜合系統。頂驅系統在工作中隨游車一起移動，提供泥漿循環通道、鉆柱內防噴器及其控制、鉆柱連接和拆卸等處理功能，為鉆柱提供旋轉動力。我們采用了西門子S7 300 PLC可編程控制器、PROFIBUS-DP 現場總線控制、光纖通訊、遠程監控、人機操作界面(HMI)等諸多先進技術對系統進行全面智能控制，使整機智能化程度和可靠性明顯提高。”