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他的研究給萬米鑽井繫上“安全帶”

來源:科技日報2021-02-08 15:48

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  他的研究給萬米鑽井繫上“安全帶”

  ◎曾 靈 李 迪 本報記者 雍 黎

  甘坐10年“冷板凳”研發出國產化鑽頭,帶隊解決世界級難題——深海油氣開採中的管柱安全問題,科研成果轉化產值超100億元……這些成績的締造者就是成都理工大學教授劉清友。

  過去30年,他一直在石油機械領域耕耘,突破多項鑽頭關鍵技術,逐漸成為我國石油機械領域學科帶頭人之一。

  因在專業領域的突出貢獻,近日劉清友被授予2020年度何梁何利基金科學與技術進步獎。

  談及獲獎,劉清友説:“獎項只代表過去。‘鑽研’是永無止境的,我將繼續帶領團隊勇攀高峯。”

  以實驗室為家

  油氣行業有句行話:“鑽頭不到,油氣不冒”。一家油氣企業只有掌握了鑽頭技術,才能在行業內擁有話語權。

  上世紀80年代,鑽頭等油氣裝備大部分依賴進口,我國油氣開採因此非常受限。1995年,美國提出開展鑽頭及鑽柱系統仿真研究,劉清友以此作為博士論文研究課題,開始從事相關科研工作。

  “我們既要建立自己的理論體系,也要建立自己的實驗裝置驗證理論。”劉清友告訴記者,“當時,只要有一個程序調不順,我腦子裏就會一直琢磨這個事,根本睡不好覺,直到程序調試通過。”

  為能早日實現鑽頭國產化的目標,劉清友開始“駐紮”在實驗室,每天總是第一個到,晚上最後一個離開,甚至連續3個春節都沒回過家。

  功夫不負有心人,1999年4月該課題研究的仿真程序成為我國向國外轉讓的第一個鑽頭技術。

  此外,在研究期間,劉清友發現此前國內外研究人員在設計鑽頭時,沒有考慮到鑽柱振動、地層變化、井眼軌跡等對鑽頭性能的影響。於是,劉清友在後續研究中加入這些變量,構建出“鑽頭—鑽柱—岩石系統動力學模型”和“鑽頭動態設計分析方法”。

  隨後,劉清友團隊與企業合作,成功研製出100餘種具有世界先進水平的牙輪鑽頭和深部難鑽地層個性化鑽頭,打破了國外在該領域的技術壟斷,並形成了具有自主知識產權的核心技術。

  6個月完成千餘種交叉實驗

  近年來,世界海洋油氣開發的戰略重點,逐漸由淺海轉向深海。2008年,國外已具備3000米水深的鑽採技術,我國卻只做到500米。當時,我國迫切需要掌握“超深水鑽井技術”,以實現油氣開發向深海進軍。

  面對這一需求,2008年“海洋石油981深水半潛式鑽井平台”(以下簡稱“海洋石油981”)項目啓動。劉清友帶領團隊參與到其中,他們為項目建立了深水、超深水隔水管系統耦合動力學模型,屬世界首創。

  在此期間,他們還研製出世界上首台“深水鑽井隔水管力學性能實驗測試裝置”(以下簡稱實驗測試裝置),編制了深水鑽井隔水管設計手冊,制定了深海鑽井安全操作準則。

  實際上,在研製實驗測試裝置之初,劉清友團隊幾乎找不到可參考的文獻資料,為此他們在近6個月時間,進行了千餘種交叉實驗。

  2012年5月9日,中國首座自主設計、建造的第六代深水半潛式鑽井平台“海洋石油981”在南海海域正式開鑽,最大鑽井深度達萬米,最大作業水深達3000米,可抵禦200年一遇的颱風,打破了國外在這一領域的長期壟斷。

  據悉,劉清友及其團隊憑藉在該項目中取得的研究成果,獲得2014年度國家科技進步獎特等獎。

  實現更多從0到1的突破

  談及入行初衷,劉清友跟記者談起兒時舊事。“小時候,一支石油地質勘測隊曾借住在我家。打井時,他們抬着井架、徒手操作,幹得特別辛苦。”他説,“我後來常想,怎麼能讓他們幹得輕鬆一點。”

  或許,從那時起“能源強國”的種子就已植入劉清友的心中。

  科研工作之外,作為成都理工大學校長,劉清友還承擔着培養人才的重任。“高校的職責之一就是立德樹人,在人才培養方面,要把科學研究與經濟社會發展結合起來,要引導學生將自己所學服務社會。”劉清友對記者説。

  此外,在推進科技成果轉化方面,劉清友也交出了亮眼的成績單。他和團隊的系列研究成果已在10餘家鑽頭骨幹企業轉化,並主持生產三大類十餘個系列20餘萬隻鑽頭,相關產品佔有90%的市場份額,暢銷國際市場,累計產值超100億元。

  如今,劉清友已56歲,但他的幹勁兒一點也不比年輕人少。“我還要繼續帶領團隊,更加堅定地搞科研,努力實現更多從0到1的突破。”他説。

[ 責編:王宏澤 ]
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