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媒体共聚焦:端好能源的饭碗,石大这样做!

新闻中心 中国石油大学华东 2022-07-17
媒体石大




近日,中央主流新闻媒体《科技日报》、青岛电视台等媒体共同聚焦石大,重点报道学校服务国家能源战略的积极行动和突出贡献。近年来,学校加快科技创新,全面提升人才培养质量,为国家能源发展提供了有力的技术支持和人才支撑。

《科技日报》:

创新理论精准识别井喷风险

深海钻井作业迈向“超深水”




项目成果自2011年投入市场应用,已全面应用到了国内外多个深水油气田。项目成果的重要性不仅仅在于经济效益,更在于它的社会效益,它推动了我国深水钻探井控技术科技进步,大幅提高了油气钻探、开采的安全性,保障了我国深水油气的自主开发,服务国家能源安全战略。



在近日举行的2020年度国家科学技术奖励大会上,中国石油大学(华东)石油工程学院孙宝江教授牵头的“海洋深水钻探井控关键技术与装备”项目荣获国家技术发明二等奖。
众所周知,井喷是安全高效钻探的常见风险,与陆地相比,海上钻探井喷风险更高。全球近30年发生了300多起严重的海上井喷事故,损失巨大。
深水钻探井控安全是行业公认的世界性难题。孙宝江团队自主研发的这套整体技术攻克了井底气侵早期识别和井喷风险主动快速处置等技术瓶颈,是深水井控技术装备的重大突破。


01聚焦准确调控的理论瓶颈


20世纪80年代以来,国际上普遍应用的是“气—液”两相流井控理论模型。早在15年前,中国石油大学(华东)孙宝江团队也是按照这套理论体系对井控等过程中的水力参数优化设计技术进行研究,但是随着钻井深度的不断增加,特别是海洋深水井筒大温差、流场复杂情况的出现,其模型压力预测与现场出现了较大偏差,最高误差达30%以上。


基于主动井控的思想,孙宝江团队认为早发现、早预测才能早控制。


2006年,孙宝江参与策划了国家863计划重大项目“南海深水油气勘探开发关键技术及装备”。


孙宝江介绍,在研究过程中遇到了现今备受关注的新能源——天然气水合物,而在当时天然气水合物被认为是一种不利因素。因为天然气水合物在井筒中的形成,可导致气侵发现的延迟、井筒或防喷器的堵塞,甚至造成油气井的报废。


“必须要重视固相(水合物)对于深水井控的影响。”孙宝江团队综合考虑天然气水合物生成的热力学、温度和压力条件,预测深水钻井井筒中天然气水合物生成区域,针对南海深水钻井的特点,建立了多相流控制方程组、环空和钻杆内的温度场方程以及水合物生成的热力学方程。


团队针对不同的钻井工况给出了方程的定解条件、方程离散方法以及求解步骤。自此,传统的“气—液”两相流井控理论模型增加到“气—液—固(水合物)”三相流深水井控理论模型。


02实现井控关键装备研发的源头创新


2008年,在沈忠厚院士、罗平亚院士等专家的指导下,孙宝江牵头团队承担了国家支撑计划课题“三高气井井筒压力控制技术”,并任课题组长。在研究过程中,团队发现井筒里面的流体不只有气、液、固三态的特性,有些时候,井筒内的压力和温度会超过天然气的临界压力和临界温度,此时天然气会处于一种超临界状态,如何科学表征这种现象是解决井筒压力预测和控制偏差的关键之一。孙宝江团队对此发现兴奋不已,因为这一理论是革新性的,但也正因为如此,这在当时团队内部和学术界引发了热议。


实践是检验真理的唯一标准。孙宝江团队用超临界的理论很好地解释和印证了生产实际现象,有针对性地建立了井控多相流动方程,为钻完井安全过程井控方法与工艺技术进步提供了理论支持。


针对深水钻探井控面临的安全钻井压力窗口窄等诸多难题,孙宝江团队围绕如何提高井筒压力预测和控制精度,创建了“超临界—气—液—固(水合物)”四相流深水井控理论模型。他们利用发明的全尺寸深水井筒流动模拟实验装置采集的数据和现场应用数据验证表明,与国际通用经典“气—液”两相流井控模型相比,压力预测精度提高至90%以上,攻克了井筒压力预测误差大导致井筒压力控制困难的理论难题;发明了“精确计算井筒压力—早期识别井底气侵—即时处置井喷风险”主动井控新方法,实现了井控关键装备研发的源头创新。


03为井控装备配上“眼睛”和“大脑”


如果说“超临界—气—液—固(水合物)”四相流深水井控理论是井控装备的思想,那么孙宝江团队后期研发的非体积膨胀原理的井下气侵早期监测方法和多源信息融合的气侵早期监测装备就是井控装备的“眼睛”,深水井控安全设计与控制综合软件平台就是井控装备的“大脑”。团队通过井筒环控压力自动控制的“动态压井钻进”井控装备来实现“边钻边压”,解决了传统压井方法需停钻关井导致气侵处置不及时、井喷风险大的难题。


“简单说就是借助布设在钻柱等位置的传感器和综合录井信息,实时监测地层、井筒各类特征数据,通过专家系统对大量数据实时分析,及时掌控井底气侵情况,实现了‘侵入即发现’,避免大量气体升至海底防喷器以上才发现而容易导致的井涌井喷问题,为压井作业赢得了宝贵时间。”孙宝江说。

“该项目创建了‘超临界—气—液—固’四相流深水油气钻探井理论模型,发明了深水动态压井钻进关键井控技术装备,解决了深水开路、闭路钻进缺乏快速井控手段的难题,整体技术达到国际先进水平。”由院士及行业专家组成的鉴定委员会对项目给予高度评价。


孙宝江介绍,项目获授权发明专利35件,其中美国专利4件,软件著作权9件,井控企业标准3件,论文127篇,专著1部,省部级一等奖2项、创新团队奖1项。同时,还培养了一批井控专业领域中青年科技人才,为井控技术人才培养作出了贡献。


“项目成果自2011年投入市场应用,已全面应用到了国内外多个深水油气田。项目成果的重要性不仅仅在于经济效益,更在于它的社会效益,它推动了我国深水钻探井控技术科技进步,大幅提高了油气钻探、开采的安全性,保障了我国深水油气的自主开发,服务国家能源安全战略。”孙宝江表示,项目成果突破了南海深水油气开发的关键技术难题,推动了南海油气资源的开发,助力我国海洋钻井作业能力迈入超深水行列。



青岛电视台:

新征程上的赶考人丨端好能源的饭碗




金秋十月,习近平总书记在考察调研胜利油田时指出:石油能源建设对我们国家意义重大。能源的饭碗必须端在自己手里。保障国家能源安全,离不开石油人。中国石油大学(华东)是新中国第一所石油高等院校,被誉为“石油人才的摇篮”。在今年全国“两优一先”表彰大会上,石油工程学院党委荣获“全国先进基层党组织”称号。时隔4个月,国家科学技术奖励大会上,学院教授又斩获两项大奖。回望来时路,他们如何服务国家能源战略?踏上新征程,他们又将怎样端好能源的饭碗?


石油工程学院院长博士生导师戴彩丽:现在的这个画面,大家看到的是,把二氧化碳通过注水井注到地下,在孔隙介质中如何驱油,非常直观非常形象的微观驱油的一个过程,在10月份习总书记到东营胜利油田勘探开发研究院,看到的驱油是个宏观的驱油过程,这个是它的微观(过程)。


在石油工程学院深层稠油实验室,戴彩丽教授正在通过图像模拟,给研究生们讲解同等地质条件下不同驱油介质的对比,以及对提高石油采收率的贡献。


戴彩丽:二氧化碳进入地下之后,把孔隙中携带的油,都变成小油珠,又快又好地携带出来,所以二氧化碳是很好的驱油介质,这是适合我们现在的双碳目标。


二氧化碳变身驱油利器,看似不可能的事情,通过石油人的技术攻关正在一个个变为现实。塔里木深层油气高效勘探开发、胜利油田高含水油田提高采收率、延长油矿千万吨大油田上产稳产……近年来,中国石油大学(华东)石油工程学院每年承担国家和企业重要科技项目超过500项。在戴彩丽看来,把深藏地下的油尽可能多地采出来,才是真正的“硬核科技”。


戴彩丽:我们现在发现的油田,采收率一般不足10%,(比如)发现储量10亿吨的油田,10%只有1亿吨,还有那么多的油在地下,所以我们如何把发现的这些油田,把(地下的油)更多地拿出来,难度就非常大,需要解决很多卡脖子的问题,所以说呢,提高采收率是我们石油人永恒的主题。



石油工程学院教授博士生导师孙宝江:我们国家南海海洋环境非常复杂,地质环境也复杂,这样就导致我们在钻探开发的过程当中,有一系列的技术难题,我们这项技术就是突破的自主关键技术之一,突破了安全的一个技术保障。


“海洋深水钻探井控关键技术与装备”项目,通俗地说,就是通过精准调控钻井液,让深海钻探可以“边钻边压”,避免因停钻关井可能带来的井喷危险,有效解决了深海钻井安全事故频发这一世界性难题。这一关键技术将极大地助力深水油气战场的开辟,我国向深海要油“逐梦深水”的梦想又前进了一大步。


石油工程学院副教授硕士研究生导师付光明:由我们团队共同研发的深水钻井井筒压力控制技术与装备,实现了深水钻井过程中,井筒压力的精细调控,不光应用于我们南海油气资源的开发,其实对南海天然气水合物的开发,以及一些稀有矿藏开发,都可以提供有力的支撑。


科技创新是支撑油田生生不息的力量源泉,石油人才则是源泉中的源泉。作为新中国第一所石油高等院校,中国石油大学(华东)累计为国家培养各类专业人才近30万人,从这里走出的石油人遍布祖国大江南北。以石油工程学院为例,近三年,学院毕业生签约能源行业人数占到签约总人数的75%,约四分之一学生选择赴中西部地区和海上油气平台工作。


石油工程专业2018级本科生李旭东刚刚与中国石油长庆油田公司签约,准备投身一线石油工程岗位,贡献自己的青春和热血。“一线就是能够锻炼人,年轻人就得找点苦吃,那些父辈们都已经工作很多年了,也到了需要新人加入这个战线的时候,我们青年人也得顶上去,不仅顶上去,还得顶得住。”


从激情燃烧的战天斗地,到与时俱进的科技创新,石油精神薪火相传。在学院一楼大厅,一场石油工程学院“十三五”与首轮“双一流”建设成果暨“十四五”规划主题展,正在加紧布展。培养专业石油人才,服务国家能源战略,助力实现双碳目标……铺展新的蓝图,石大人的赶考路已经出发。


石油工程学院党委书记张展:面向国家油气行业的重大战略需求,全力推动“双一流”建设,构建新时代的人才培养体系和科技创新服务体系,按照习总书记的指示,为端好能源饭碗,做出新的更大贡献。 



一棒接着一棒跑、一代接着一代干。在实现中华民族伟大复兴的道路上,党带领全国人民擘画蓝图、接续奋斗。我们坚信,在过去一百年赢得了伟大胜利和荣光的中国共产党和中国人民,必将在新时代新征程上赢得更加伟大的胜利和荣光!



来源:科技日报 青岛电视台

编辑:刘京文 李梓畅

责任编辑:卜令朵

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