國家技術發明二等獎獲得者、中國石油大學（華東）孫寶江教授團隊：

攻克世界難題，關鍵技術制服海洋深水鉆探“攔路虎”

■孫寶江（中）指導學生做實驗。

“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鍵技術與裝備”獲得2020年度國家技術發明二等獎，該技術攻克了海洋深水鉆探井控的世界性難題，項目成果國際領先。而早在2007年，孫寶江以第二完成人身份參與的“自振空化射流技術與應用”項目就曾獲得國家科技進步二等獎。

鉆探是發現和探明油氣等海洋礦產資源儲量及分布不可缺少的重要環節，是海洋資源勘探風險最高的作業階段。鉆探是在沒有打過井的區域打井，當地質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造運動等影響，不同地層的壓力有非常大的不確定性。如果打到高壓地層，很容易就會發生業界稱之為鉆探“攔路虎”的井噴。據統計，近30年全球海上嚴重井噴事故超過300起，其中僅2010年墨西哥灣井噴事故就造成超過680億美元經濟損失和生態環境災難。

因此，深水鉆探井控安全成為行業公認的世界性難題。“打井碰到異常高壓時，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，本著早發現、早預測才能早控制的思路，經過近10年研究創建了“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”井控方法實現了井控關鍵裝備研發的源頭創新。

在理論支持下，他們發明了非體積膨脹原理的井下氣侵早期監測方法，開發了井噴預警模式識別專家系統，發明了氣侵早期監測裝置。“簡單說就是借助布設在鉆柱等位置的傳感器，實時監測地層、井筒各類時鉆特征數據，通過專家系統對大量數據實時分析，及時掌控井底氣侵情況，實現了‘侵入即發現’，避免大量氣體升至海底防噴器以上才發現而容易導致的井涌井噴問題，為壓井作業贏得寶貴時間。”孫寶江說。

他們還發明了可實現井筒環空壓力自動控制的“動態壓井鉆進”井控裝備，實現了“邊鉆邊壓”，解決了傳統壓井方法需停鉆關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%。

該項目獲授權發明專利35件，其中美國專利4件。同時，還培養了一批井控專業領域中青年科技人才，包括俄羅斯科學院院士、教育部長江學者特聘教授、國務院特殊津貼專家等高層次人才9人次，為井控技術人才培養做出了貢獻。

據悉，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10年未發生深水井噴事故，經濟效益顯著。“項目成果重要性不僅僅在于經濟效益，更在于它的社會效益，它推動了深水鉆探井控技術裝備跨越式發展，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。”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儲量就有230億-300億噸，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。項目成果突破了南海深水油氣開發的關鍵技術，推動了南海油氣資源的開發，助力我國海洋鉆井作業能力邁入超深水行列，為國家能源安全貢獻了關鍵技術力量，更好助力了我國海洋強國建設。（青島日報/觀海新聞記者 王世鋒 文/圖）

責任編輯：張慕鑫