國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)獲得者、中國石油大學(xué)（華東）孫寶江教授團(tuán)隊(duì)：
攻克世界難題，關(guān)鍵技術(shù)制服海洋深水鉆探“攔路虎”
■孫寶江（中）指導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)。
“長江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授、中國石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院博士生導(dǎo)師孫寶江牽頭，聯(lián)合中海油研究總院有限責(zé)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(jiǎng)，該技術(shù)攻克了海洋深水鉆探井控的世界性難題，項(xiàng)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(yīng)用”項(xiàng)目就曾獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
鉆探是發(fā)現(xiàn)和探明油氣等海洋礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量及分布不可缺少的重要環(huán)節(jié)，是海洋資源勘探風(fēng)險(xiǎn)最高的作業(yè)階段。鉆探是在沒有打過井的區(qū)域打井，當(dāng)?shù)刭|(zhì)學(xué)家研究指出某一個(gè)地方有油氣，就需要進(jìn)行鉆探，給地球局部“把脈”以確定該區(qū)域油氣的具體存在，因而難度也更大。
海洋深水鉆探受板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等影響，不同地層的壓力有非常大的不確定性。如果打到高壓地層，很容易就會(huì)發(fā)生業(yè)界稱之為鉆探“攔路虎”的井噴。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近30年全球海上嚴(yán)重井噴事故超過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(jì)損失和生態(tài)環(huán)境災(zāi)難。
因此，深水鉆探井控安全成為行業(yè)公認(rèn)的世界性難題。“打井碰到異常高壓時(shí)，地層里一般有氣體進(jìn)入到井筒，造成井筒多相流，而多相流的準(zhǔn)確計(jì)算理論存在瓶頸，亟待突破。”孫寶江說，他和團(tuán)隊(duì)基于主動(dòng)井控的思想，本著早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)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(yù)測誤差大導(dǎo)致井筒壓力控制困難的理論難題，發(fā)明的“精確計(jì)算井筒壓力-早期識(shí)別井底氣侵-即時(shí)處置井噴風(fēng)險(xiǎn)”井控方法實(shí)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)了井噴預(yù)警模式識(shí)別專家系統(tǒng)，發(fā)明了氣侵早期監(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(shí)時(shí)監(jiān)測地層、井筒各類時(shí)鉆特征數(shù)據(jù)，通過專家系統(tǒng)對(duì)大量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析，及時(shí)掌控井底氣侵情況，實(shí)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(dǎo)致的井涌井噴問題，為壓井作業(yè)贏得寶貴時(shí)間。”孫寶江說。
他們還發(fā)明了可實(shí)現(xiàn)井筒環(huán)空壓力自動(dòng)控制的“動(dòng)態(tài)壓井鉆進(jìn)”井控裝備，實(shí)現(xiàn)了“邊鉆邊壓”，解決了傳統(tǒng)壓井方法需停鉆關(guān)井導(dǎo)致氣侵處置不及時(shí)、井噴風(fēng)險(xiǎn)大的難題，一次壓井成功率100%。
該項(xiàng)目獲授權(quán)發(fā)明專利35件，其中美國專利4件。同時(shí)，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(xué)院院士、教育部長江學(xué)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(xiàn)。
據(jù)悉，項(xiàng)目成果自2011年投入市場應(yīng)用，已全面應(yīng)用到了我國南海及海外多個(gè)深水油氣田。項(xiàng)目實(shí)施以來連續(xù)10年未發(fā)生深水井噴事故，經(jīng)濟(jì)效益顯著。“項(xiàng)目成果重要性不僅僅在于經(jīng)濟(jì)效益，更在于它的社會(huì)效益，它推動(dòng)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(chǔ)量就有230億-300億噸，可燃冰資源量約為800億噸油當(dāng)量，其中70%以上蘊(yùn)藏于深水區(qū)。項(xiàng)目成果突破了南海深水油氣開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)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(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)力量，更好助力了我國海洋強(qiáng)國建設(shè)。（青島日?qǐng)?bào)/觀海新聞?dòng)浾?王世鋒 文/圖）
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