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工程技术研究院“十三五”科技创新纪实

时间:2021-09-26来源 : 中国网作者 : 刘增

锚定世界一流 矢志自立自强

工程技术研究院聚焦“率先建成世界一流研究院”的战略目标,大力实施“创新驱动、技术引领、人才优先、价值导向”战略,着力放大重组整合优势,系统构建研发格局,有力加强支持服务,深度优化产业结构,持续激活体制机制,企业步入创新攻关增速期、效益发展增长期、价值创造增量期。五年来,获国家级奖励4项、省部级奖励97项、集团公司十大科技进展6项、CIPPE创新金奖3项,发布自主创新产品24项,荣获集团公司2018-2020年中期业绩优秀单位。

膨胀管准备就绪即将发往现场。  

站位全局 精心布局

科技创新治理体系系统构建

工程院秉持“自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来”的科技方针,初步构建了现代化科技创新治理体系。

强化顶层设计特色核心技术体系。顶层设计13大主体技术研发方向和9大技术体系,构建以国家科技重大专项项目为牵引、集团重大攻关项目为依托、院级课题为基础,以“基础+应用”“创新+创效”“本部+外脑”为特征,以重大装备、尖端仪器、核心助剂、自主软件为载体的核心技术体系。

构建国内外“一体两翼”研发格局。发挥院本部在钻完井长期厚重的技术积淀、休斯敦中心区位优势以及中东技术支持中心一体化研发支持作用,构建以院本部为主体、以休斯敦中心和中东技术支持中心为两翼的研发格局。

强化实验条件平台建设。持续提升实验室仪器装备配套和实验能力建设,具备27大类实(试)验、测试与评价能力,部分实验室通过CANS、CMA认证;在休斯敦建成国际一流的非常规工程技术一体化实验室。

构建开放共享一体化研发平台。建全井下作业、储层改造、信息化等研发业务链条,搭建院内一体化研发矩阵,形成攻关合力。统筹外部资源,搭建了系统内外一体化研发平台,携手油气田与钻探企业共建“钻井工具与装备服务中心”“西部井下作业技术中心”,与石化院、清华、北航、石油大学(北京)等单位组建17个“三跨”创新团队。

强化数字化智能化转型升级。聚焦智能钻完井技术研发、高端软件开发、远程技术支持,加强大数据、人工智能与钻完井技术的深度融合,加快智能钻完井核心技术研发和传统优势技术智能化升级,挖掘数据价值,打造工程院发展的“另一增长极”。

大力推进北石公司科改示范行动。聚焦法人治理结构改革、全面推行任期制和契约化管理、构建市场化薪酬体系、科技成果转化创效能力提升等改革创新举措,制定46项各管理层权责界面清单,建立经理层责权利对等管理机制,精减机关冗余35人,新增战略合作伙伴逾20个。

全面启动世界一流研究院创建。深入贯彻落实集团公司党组工作部署,实施“四大发展战略”,确立“六个一流”发展目标,科学规划三个阶段总体方案,详细部署三年行动计划,从六大方面制定出台了40项具体举措,预计形成标志性成果300余项。

精细控压钻井系统现场。  

着眼需求 扛起使命

攻关突破迈向高端

工程院承担国家、集团/股份公司项目67项,围绕6大技术集群,形成40项重大装备工具、材料、软件和核心配套技术,储备28项高端前沿技术,引领工程技术发展方向。

自动化钻完井技术与装备方面:创新研制首台四单根立柱钻机、提升载荷85~1000吨全系列顶驱、双级高精度压力控制精细控压钻井为核心的超深井钻井装备;AnyCem?系统的自动化固井技术与装备取得重大突破。

井下随钻测控技术与装备方面:研制出指向式全旋转导向工具、旋转导向增效马达及连续管钻井动态参数测量等工具;“解卡”抗高温随钻测量系统175℃/200时高温涡轮发电机电源稳压模块;无源磁导向实现了“零”的突破。

提速技术与工具方面:形成以钻井工程一体化软件为核心的超深井钻完井工艺技术,集成国际首创三维凸脊型非平面齿、300小时寿命螺杆钻具、膨胀管裸眼封堵技术、自动寻优司钻导航仪SDI等深层超深层油气开发利器,突破8000米勘探领域。

井筒工作液材料与技术方面:研制11类43种高端钻井液处理剂,其中抗温240℃淡水基钻井液、抗温300℃水基泡沫钻井流体及抗盐水侵45.0%的抗温220℃、密度2.60g/厘米3立方厘米油基钻井液体系均达到国际先进水平;研制出高强度韧性水泥,抗压强度大于50MPa,杨氏模量同比降低30%;形成压裂液添加剂产品体系,可变黏度挟砂降阻剂实现滑溜水黏度1~120cP实时可调,降阻效果显著,压裂液体系满足230℃超高温压裂要求。

完井与储层改造技术方面:研制成功适应井深最大的2"×8000米连续管作业机,及适应我国道路运输的世界上同等管径最大的2-3/8″×5500米、2-5/8″×4500米两种大管径超大容量连续管作业机;研制出系列化高性能膨胀管材料,胀后冲击韧性>150J,提高地层承压能力35MPa,创造多项作业纪录;形成8种规格、5种温度系列全可溶桥塞,整体达到国际领先水平。

储气库工程技术方面:形成老井评估与封堵、枯竭气藏与盐穴储气库高效钻完井、盐穴储气库造腔排卤、油套管柱气密封检测、井筒完整性监测评估等5项特色技术。

加强总部部门和子集团决策参谋支持。担纲完成国家2020-2035年油气重大专项接续战略研究、国家中长期油气工程领域战略规划研究、国家深地计划课题,以及集团公司2035年钻井发展战略和工程技术“十四五”科技发展规划框架。发行《油气勘探开发工程技术》专刊,定期提报各类研究专报及简报,定期开展钻完井专业回顾性梳理和提速提效评价分析;持续推进总部EISC支持。

加强川渝页岩气、新疆玛湖、大庆古龙页岩油等水平井钻完井技术支持。集成近钻头地质导向、大功率螺杆、顶驱扭摆减阻等特色技术,参与亚洲最长水平井华H90-3井技术支持,实施技术总包与科技示范井35口,宁209H71-3井创国内页岩气井水平段3100米最长纪录。

拓展塔里木、西南、新疆南缘等深井钻井技术支持。持续推进精细控压、个性化PDC钻头、油基钻井液、超深井固井等技术应用,大幅提升复杂深井工程质量,树立多项区域标杆。助力高探1井等勘探重大发现。

有序开展中东、乍得、尼日尔等海外技术支持。出色完成集团公司NEB资产领导者项目20个课题50项KPI支持任务;在40多个海外项目开展项目评价、方案编制、重点井优化设计、成熟技术集成与推广等工程技术支持和服务。

顶驱在车间已完成装配准备发往现场。  

立足特点 突出特色

产业发展步入新业态

坚持科研与产业互补并重,着力构建“3+2”大产业格局,产业工作取得长足进展。

构建钻完井装备、工具仪器、化学材料及软件产品的大产业格局。将北石公司、江汉所打造为高端装备、工具、仪器类产品的孵化和产业平台。北石公司具有年产顶驱100台套、PDC钻头200支、全可溶桥塞1万支的生产能力;提升连续管作业装备“智造”水平,作业机年产能力超过30套。将西安康布尔公司打造为具备6000~8000吨/年的油田化学成果转化与推广能力的孵化和产业平台。成立信息中心,实现钻完井软件和智能钻完井技术的商业价值。

强化优势产品的推广应用。25种机械类工具产品、8项工艺技术、15类油田化学产品进入国内外技术服务市场。顶驱产量238台套,连续管作业机生产(销售)64台,CGDS近钻头地质导向应用逾220井次,钻井液技术服务460余井次,固井技术服务1000余井次,控压钻井技术服务46口井,高效PDC钻头应用近200井次。

自动化固井核心软件平台及配套装备。  

激发潜能 激活动能

体制机制增强创新动力

聚焦科技创新和创效中心工作,着重科学决策、共享平台和四项机制建设,激发动力活力和潜力。

建立全生命周期科研管理机制。建立以院科技委员会和四个专业技术委员会为架构的科研决策机制,实行项目挂牌运行制度,建立自上而下课题“甘特图”管理模式,建立项目研发写实和成果登记入库制度,建立科研项目后评估管理制度。

建立创新驱动的成果转化机制。制定科技成果转化管理办法、成果产业化培育与孵化奖励细则和重点成果转化与推广工作计划,强化创新项目同现实需求对接,创新劳动同利益分配对接。国内外市场不断拓展,技术产品及服务遍及国内各油气区及海外50多个国家和地区。获集团公司科技成果转化创效奖励逐年提升。

建立引才育才用才培养机制。加快急需人才引进,深入推进岗位序列改革,全面构建四支人才队伍矩阵式培训体系,强化劳动合同管理,完善市场化用工制度。累计引进内部专业技术人才70余人,培育硕博研究生300余人、企业专家82人。

建立精准激励的薪酬分配机制。建立了以岗位工资与津补贴为基础、分类绩效考核为杠杆、创新创效激励分红为导向、多层次专项奖励为补充的薪酬分配机制,重点向关键岗位、领军人物、核心骨干倾斜;建立了员工薪酬增量与创新创效深度捆绑、与经营效益紧密挂钩的中长期激励机制;积极推行岗位分红与试点项目收益分红激励。

坚持开放搞科研,主动融入全球创新网络,形成“中美两地”高效协同发展新模式。

优化运行管控机制。建立符合美国法律法规、国际惯例和集团公司决策程序的运营管控方式,确保其相对独立性,形成相对成熟的当地化、国际化管控模式。通过重构管理机制,建立分级授权、完全项目制、远程例会等机制,在国企海外研发机构中率先全员复工,实现休斯敦中心平稳有序运行。

着重基础前沿和关键核心技术突破。汇聚70余名一流的国际化人才,构筑国际技术合作平台和研发高地,建成“6大团队、4大技术系列、7大主体方向”的研发体系,形成高效PDC钻头、全可溶桥塞、减阻剂、调堵剂等23项国际先进的标志性成果。

建立国内外成果转化机制。发挥集团公司整体优势,以压裂减阻剂、特种橡胶材料等项目为抓手,与石化院、兰州石化及油气田企业打造上下游一体化创新联合体,形成“研发+生产+应用”的全链条转化模式。按照项目收益分红方式,与北石公司等签订成果转化协议,保障全可溶桥塞、PDC钻头等高端产品在国内落地转化。

休斯敦中心全可溶桥塞现场应用成功。  

技术亮点

一、深井钻井技术与装备

陆上深层是我国能源战略重要接替领域,为高效安全快速勘探开发深层油气资源,必须解决深层窄密度窗口安全钻进难、强研磨极硬地层钻速低、超深井起下钻时间长、高温高压引起工作液不稳定、井筒完整性差等复杂问题。工程技术研究院通过持续攻关,发明了精细控压钻井成套工艺装备、研制了高温高密度强封堵油基钻井液技术、研发了自动化固井技术装备、研制了三棱形非平面齿PDC钻头、智能司钻导航仪等提速工具,集成配套了复杂超深井钻井关键工艺与装备,助推8000米复杂超深井钻井技术水平迈上新台阶。

二、井筒完整性一体化技术

工程技术研究院一直致力于通过新技术提高复杂油气井建井-完井-生产全生命周期井筒完整性,为油气资源的安全高效开采提供保障。其中,膨胀管技术达到国际领先水平,是提升复杂油气井建井期间井筒完整性的利器,在西南、塔里木等油气田创756米最长封堵段、6065米最大井深等多项纪录,打破了国外垄断。基于AnyCem?系统的自动化固井技术在国际上首次实现全过程自动化作业,配套大温差、高强度韧性水泥浆及高效冲洗液等核心材料体系,现场应用1200余井次,大幅提升固井质量,保障了完井及开采过程井筒完整性。在储气库领域,创新研发的无源磁导向和封堵配套工艺,有效拓展了工程可行建库范围,形成设计-评价-治理一体化的完整性技术体系,保障了集团公司“百亿方”储气库群规模化建设。

三、连续管技术

连续管技术是转变井下作业方式的前沿技术,为解决长水平段储层改造、超深井作业难题,工程技术研究院攻克了重载注入头、连续管重载运输等关键技术,实现了车装2″-6600米和拖装2″-8000米的突破,研制了以连续管井下喷射器、振荡器等为代表的4大类90余种工具,形成了连续管排水采气、长水平段储层改造、一体化快速修井等5大系列近70种工艺,助力川渝页岩气、长庆致密气和新疆玛湖页岩油的高效开发;研制的2-7/8″-3500m连续管复合钻机和以转向器为代表连续管侧钻工具,成为老油田低成本挖潜的重要利器。

四、钻井智能化信息化

工程技术研究院紧紧抓住数字技术与业务融合发展的大好机遇,以钻井现场数据自动采集软硬件研发为突破口,以攻克关键核心软件为抓手,打破国外技术垄断,自主研发了耐温150℃、高精度、低功耗、动态9参数的RMIA系统,为复杂深井钻井安全高效赋能。

工程作业智能支持中心(EISC)以打造数据服务和工程咨询平台为己任,监测覆盖集团公司3207口“五类”重点井,深井超深井400余口,实现了钻井作业现场远程巡检监测、生产动态及时报送,关键井段专家支持、重大事故复杂专家会诊,为深井超深井生产动态全感知、运行协同化、风险预警快速响应提供决策支撑。SDI智能提速优化获得集团公司技术发明一等奖,成功中标集团公司核心关键技术钻井软件SmartDrilling,搭建了开放式一体化研发平台,与国际同类先进软件全面对标,为钻完井业务数字赋能迈出了关键一步。

五、休斯敦中心研发成果

超前规划,在休斯敦建成非常规油气工程技术实验室,形成世界一流的科技研发平台,在自主创新、知识产权保护和降低研发成本上发挥了巨大作用。依托集团公司重大科技专项,充分利用当地“能源之都”人才、技术、信息汇聚地的区位优势,打造了23项具有国际领先或先进水平的核心技术和产品,研发了以非平面齿PDC钻头为代表的世界领先成果,不断刷新深层难钻地层的提速纪录,为塔里木、西南、大庆等难钻地层钻井提速提供利器,获得集团公司科技进步一等奖、国家发明专利优秀奖。申请发明专利107件,其中美国专利86件;获授权专利46件,其中美国专利39件、中国专利7件。

六、北石公司成果转化

作为国家“科改示范企业”之一,北石公司聚焦油气勘探开发重大需求和关键核心技术,倾力打造中国石油装备工具产业化重要基地,充分发挥工程技术研究院科研成果转化基地、研发柔性加工和试验基地的优势,不断提升自主创新能力,在高端装备、随钻仪器、井下工具的研发应用方面取得新突破。

研制的页岩油气专用顶驱和新一代直驱顶驱,推进油气装备自动化智能化升级,提升作业本质安全水平;新开发的配备云端远程监控系统的防喷器控制装置,可实现远程实时监控、预警诊断等功能,推动现场班组井控向远程专家支持转变,显著增强井控处置能力;成功研制带动态方位伽马技术的CGDS近钻头地质导向钻井系统,提升储层识别能力与测量效率;长寿命螺杆钻具作为集团创新创效项目产品,已在川渝、玛湖等地应用上百井次,平均使用寿命达300小时以上,有效助力水平钻井实现“一趟钻”。记者 刘增 资料提供 蒋宏伟 曲从锋 宋治国 梅运谊 杨振周

(来源: 中国石油报)

(责任编辑:沈晔)
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