“大國重器”助推海洋物探挺進(jìn)深海
——記中國石油大學(xué)(華東)海洋物探及勘探開發(fā)裝備國家工程研究中心
◎ 王世鋒 趙一婧
海洋是青島最大的特色和優(yōu)勢。駐青高校中的諸多涉海高端裝備，為這座海洋科研重鎮(zhèn)增添了向海圖強(qiáng)的底氣,。
前不久,，中國石油大學(xué)（華東）投入使用一套六自由度運動平臺,，它是個“大家伙”,，長寬各6米、高4.5米,，承載力高達(dá)25噸,，是目前國內(nèi)最大的低噪聲、高動態(tài)范圍的電動振動實驗臺,。該平臺可以模擬風(fēng)浪震動等各類復(fù)雜海洋環(huán)境,，檢驗浮式設(shè)備的工作狀態(tài)、工作性能,，加快海洋工程裝備的設(shè)計開發(fā),。
實際上，六自由度運動平臺僅是中石大海洋物探及勘探開發(fā)裝備國家工程研究中心（以下簡稱“中心”）百余臺（套）高端科研設(shè)備中的一個,。該中心是我國海洋物探勘探開發(fā)裝備領(lǐng)域唯一的國家工程研究中心,，多套高端科研設(shè)備國內(nèi)唯一，達(dá)到國際領(lǐng)先水平,，堪稱“大國重器”,。多年來，中心聚焦海洋勘探開發(fā)和海洋油氣裝備等領(lǐng)域,，突破創(chuàng)新,，推動了海洋勘探開發(fā)先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，200余項核心裝備關(guān)鍵設(shè)計先進(jìn)技術(shù)和工藝推廣應(yīng)用到多家海洋工程和石油裝備制造企業(yè),，推動了我國海洋物探開發(fā)不斷走向“深?！薄?/p>
海底鉆機(jī)系統(tǒng)實驗室內(nèi)的永磁直驅(qū)電動鉆具
多套設(shè)備達(dá)國際領(lǐng)先水平
中心前身為2016年9月國家發(fā)改委批準(zhǔn)建設(shè)的海洋物探及勘探設(shè)備國家工程實驗室,。2021年12月,，該實驗室納入新序列國家工程研究中心。中心聚焦“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)和“被禁運”的海洋油氣重大成套核心裝備,，開展海洋物探,、勘探,、鉆采、井控,、固井及井下等關(guān)鍵核心技術(shù),、先進(jìn)成套裝備和關(guān)鍵基礎(chǔ)部件的研發(fā)與工程應(yīng)用，重點解決我國海洋油氣勘探開發(fā)裝備欠缺,、海洋環(huán)境下設(shè)備驗證能力不足等問題,。
在中心海底鉆機(jī)系統(tǒng)實驗室內(nèi)，一根長10余米,、直徑約20厘米的“鋼柱”格外引人關(guān)注,，這實際上是一套集成了永磁直驅(qū)電機(jī)、鉆頭等部件的海底鉆井系統(tǒng)核心裝備——永磁直驅(qū)電動鉆具,。目前，主流的海洋鉆井是利用海上鉆井平臺的柴油機(jī)或電動機(jī)驅(qū)動鉆桿,，鉆桿帶動頭部的鉆頭在海底掘進(jìn),，鉆桿長度有數(shù)百米甚至數(shù)千米，這會耗損大量能量,，造成資源浪費,。“永磁直驅(qū)電動鉆具具有低轉(zhuǎn)速,、大扭矩的特點,，將該設(shè)備布放到海床后，通過連續(xù)管與其連接提供電力,，驅(qū)動電機(jī),、鉆頭向深地掘進(jìn)。這不僅可以節(jié)省能源,，還可以減少海洋環(huán)境變化帶來的影響,，從而提升作業(yè)效率?！敝行母敝魅胃咂桨l(fā)介紹,。
中心海洋動力微波實驗室正在加緊施工，即將開始注水試驗,。該實驗室的海洋動力環(huán)境微波觀測實驗水槽是國內(nèi)首個將大型風(fēng)浪流水槽裝入微波暗室的綜合實驗系統(tǒng),。其中，水槽主尺寸長50米,、寬2米,、高1.7米，具備同類水槽中少有的風(fēng)浪流和海洋內(nèi)波雙工況切換功能,，是國內(nèi)首個能同時造風(fēng),、浪,、流、內(nèi)波的水槽,，綜合技術(shù)能力處于國內(nèi)先進(jìn)水平,。微波暗室長20米、寬13.5米,、高13米,，內(nèi)部覆蓋角錐吸波材料，能夠在暗室空間內(nèi)提供滿足屏蔽指標(biāo)的試驗環(huán)境,，模擬電磁波傳輸?shù)淖杂煽臻g,。暗室頂部還設(shè)置了微波觀測系統(tǒng)，用以開展多種類型微波測試研究,?！皩嶒炇夷軌?qū)崿F(xiàn)多種條件下的海洋動力過程模擬及其觀測實驗，服務(wù)于海洋動力過程研究,、微波遙感觀測等,，為海洋科學(xué)、遙感探測,、微波技術(shù)等研究提供先進(jìn)的實驗場地和實驗設(shè)備,，比如可以驗證海洋衛(wèi)星觀測設(shè)備的觀測效果等?！惫ぷ魅藛T介紹,。
目前，該中心擁有重要實驗設(shè)備100余臺套,，其中海底連續(xù)管鉆機(jī)試驗系統(tǒng),、永磁直驅(qū)電動鉆具、六自由度運動平臺,、深水泥漿舉升室內(nèi)模擬實驗裝置,、海洋平臺升沉補(bǔ)償裝置、全電采油樹控制系統(tǒng),、基于電磁場的結(jié)構(gòu)缺陷檢測系統(tǒng),、氣體泄漏與擴(kuò)散實驗系統(tǒng)等設(shè)備為國內(nèi)唯一，處于國際領(lǐng)先水平,。
多項核心技術(shù)落地應(yīng)用
今年3月,，山東與跨國公司合作懇談會“高端裝備合作專場”在北京舉行，會上3個高端裝備重點項目簽約落地,，其中高端鉆采裝備研發(fā)生產(chǎn)基地項目落戶于山東青島西海岸新區(qū),，計劃總投資約10億元。項目由中石大聯(lián)合新加坡飛亞石化共同設(shè)立,，主要建設(shè)永磁電機(jī)直驅(qū)式鉆采油氣裝備的研發(fā)及生產(chǎn)基地,。
項目的關(guān)鍵核心技術(shù)就源自于中心主任肖文生教授團(tuán)隊,。項目建成后，年產(chǎn)值預(yù)計超5億元,，年納稅超5000萬元,，將有效解決我國斜井、水平井以及高黏稠井開采難度大,、成本高的現(xiàn)狀,，推動油田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)以及“綠色油田”“數(shù)字油田”建設(shè)，引領(lǐng)行業(yè)技術(shù)提升,，對我國參與國際能源競爭具有重要戰(zhàn)略意義,。
這是中心成果應(yīng)用的一個縮影。中心以“科技特區(qū)”模式創(chuàng)新體制機(jī)制,，以項目牽引,、開放式運行、聯(lián)合攻關(guān)等方式,，強(qiáng)化產(chǎn)學(xué)研用合作和學(xué)術(shù)交流,，建立健全經(jīng)費保障機(jī)制、科研合作開發(fā)機(jī)制等,，保障實驗室有序,、高效運行,。
多年來,，中心研發(fā)了海洋深水鉆井井噴預(yù)防和主動控制關(guān)鍵技術(shù)與裝備，形成了海洋凝析氣田勘探理論體系,，解決了海洋復(fù)雜油氣藏地震描述和識別世界級難題,，攻克了制約高含水油田采收率提高、自升式鉆井平臺設(shè)計與建造,、復(fù)雜環(huán)境下油氣生產(chǎn)管柱與集輸管道安全,、深水柔性海管設(shè)計制造、深水鉆井隔水管設(shè)計與制造,、鉆井中聲波遠(yuǎn)程探測成像,、海洋地質(zhì)勘探導(dǎo)航定位等關(guān)鍵核心技術(shù)。其中海洋高端裝備制造,、海洋資源勘探等關(guān)鍵技術(shù)成果均落戶于青島,，有力推動了青島海洋產(chǎn)業(yè)的升級。
目前,，中心已有200余項核心裝備關(guān)鍵設(shè)計制造先進(jìn)技術(shù)和工藝推廣應(yīng)用于多家海洋工程和石油裝備制造企業(yè),。
未來，中心將布局研究智能,、綠色,、全電,、超深水海洋油氣勘探開發(fā)技術(shù)與裝備，建設(shè)產(chǎn)業(yè)鏈缺失的海洋油氣裝備測試認(rèn)證體系,，努力創(chuàng)新實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)自主可控和核心裝備自主配套,，助力海洋物探走向“深海”,，助力國家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的實現(xiàn),。
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