“長江學者獎勵計劃”特聘教授、中國石油大學（華東）石油工程學院博士生導師孫寶江牽頭，聯(lián)合中海油研究總院有限責任公司等單位完成的“海洋深水鉆探井控關(guān)鍵技術(shù)與裝備”獲得2020年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎，該技術(shù)攻克了海洋深水鉆探井控的世界性難題，項目成果國際領(lǐng)先。而早在2007年，孫寶江以第二完成人身份參與的“自振空化射流技術(shù)與應用”項目就曾獲得國家科技進步二等獎。
鉆探是發(fā)現(xiàn)和探明油氣等海洋礦產(chǎn)資源儲量及分布不可缺少的重要環(huán)節(jié)，是海洋資源勘探風險最高的作業(yè)階段。鉆探是在沒有打過井的區(qū)域打井，打的是探井而不是開發(fā)井，當?shù)刭|(zhì)學家研究指出某一個地方有油氣，就需要進行鉆探，給地球局部“把脈”以確定該區(qū)域油氣的具體存在，并進一步評價油氣儲量，因而難度更大。
海洋深水鉆探前通常會有一些有關(guān)安全的地層壓力的預測數(shù)據(jù)，但受板塊構(gòu)造運動等影響，不同地層的壓力仍有非常大的不確定性。如果打到高壓地層，很容易就會發(fā)生業(yè)界稱之為鉆探“攔路虎”的井噴。據(jù)統(tǒng)計，近30年全球海上嚴重井噴事故超過了300起，其中僅2010年墨西哥灣井噴事故就造成超過680億美元經(jīng)濟損失和生態(tài)環(huán)境災難。
因此，深水鉆探井控安全成為行業(yè)公認的世界性難題。“打井打到異常高壓時，地層里一般有氣體進入到井筒，造成井筒多相流，而多相流的準確計算理論存在瓶頸，亟待突破。”孫寶江說，他和團隊基于主動井控的思想，本著早發(fā)現(xiàn)、早預測才能早控制的思路，經(jīng)過近10年研究創(chuàng)建了“超臨界-氣-液-固（水合物）”多相流深水井控理論模型，攻克了井筒壓力預測誤差大導致井筒壓力控制困難的理論難題，發(fā)明的“精確計算井筒壓力-早期識別井底氣侵-即時處置井噴風險”井控方法實現(xiàn)了井控關(guān)鍵裝備研發(fā)的源頭創(chuàng)新。
在理論支持下，他們發(fā)明了非體積膨脹原理的井下氣侵早期監(jiān)測方法，開發(fā)了基于海面綜合錄井信息的井噴預警模式識別專家系統(tǒng)，發(fā)明了多源信息融合的氣侵早期監(jiān)測裝置。“簡單說就是借助布設(shè)在鉆柱等位置的傳感器，實時監(jiān)測地層、井筒各類時鉆特征數(shù)據(jù)，通過專家系統(tǒng)對大量數(shù)據(jù)實時分析，及時掌控井底氣侵情況，實現(xiàn)了‘侵入即發(fā)現(xiàn)’，避免大量氣體升至海底防噴器以上才發(fā)現(xiàn)而容易導致的井涌井噴問題，為壓井作業(yè)贏得寶貴時間。”孫寶江說。
他們還發(fā)明了可實現(xiàn)井筒環(huán)空壓力自動控制的“動態(tài)壓井鉆進”井控裝備，實現(xiàn)了“邊鉆邊壓”，解決了傳統(tǒng)壓井方法需停鉆關(guān)井導致氣侵處置不及時、井噴風險大的難題，一次壓井成功率100%。
該項目獲授權(quán)發(fā)明專利35件，其中美國專利4件。同時，還培養(yǎng)了一批井控專業(yè)領(lǐng)域中青年科技人才，包括俄羅斯科學院院士、教育部長江學者特聘教授、國務(wù)院特殊津貼專家等高層次人才9人次，為井控技術(shù)人才培養(yǎng)做出了貢獻。
據(jù)悉，項目成果自2011年投入市場應用，已全面應用到了我國南海及海外多個深水油氣田。項目實施以來連續(xù)10年未發(fā)生深水井噴事故，經(jīng)濟效益顯著。“項目成果重要性不僅僅在于經(jīng)濟效益，更在于它的社會效益，它推動了深水鉆探井控技術(shù)裝備跨越式發(fā)展，大幅提高了油氣鉆探、開采的安全性，保障了我國深水油氣的自主開發(fā)。”孫寶江說。我國海洋國土面積約為300萬平方公里，海洋礦物資源極其豐富，僅南海海域石油地質(zhì)儲量就有230-300億噸，可燃冰資源量約為800億噸油當量，其中70%以上蘊藏于深水區(qū)。項目成果突破了南海深水油氣開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，推動了南海油氣資源的開發(fā)，助力我國海洋鉆井作業(yè)能力邁入超深水行列，為國家能源安全貢獻了關(guān)鍵技術(shù)力量，更好助力了我國海洋強國建設(shè)。
據(jù)介紹，項目成果除了應用到海洋深水油氣開發(fā)領(lǐng)域，還可以應用到我國陸上深層、超深層油氣開發(fā)，海外深水油氣開發(fā)，以及天然氣水合物、稀有金屬礦藏等其它海洋深水礦產(chǎn)資源鉆探等領(lǐng)域，應用前景非常廣闊。未來，孫寶江團隊將繼續(xù)聚焦深水/深層井控技術(shù)領(lǐng)域，進行控壓鉆井技術(shù)、非常規(guī)井控技術(shù)、可燃冰安全開發(fā)等研究工作。（青島日報/觀海新聞記者 王世鋒）
責任編輯：郝媛媛
