国家技术发明二等奖获得者、中国石油大学（华东）孙宝江教授团队：

攻克世界难题，关键技术制服海洋深水钻探“拦路虎”

■孙宝江（中）指导学生做实验。

“长江学者奖励计划”特聘教授、中国石油大学（华东）石油工程学院博士生导师孙宝江牵头，联合中海油研究总院有限责任公司等单位完成的“海洋深水钻探井控关键技术与装备”获得2020年度国家技术发明二等奖，该技术攻克了海洋深水钻探井控的世界性难题，项目成果国际领先。而早在2007年，孙宝江以第二完成人身份参与的“自振空化射流技术与应用”项目就曾获得国家科技进步二等奖。

钻探是发现和探明油气等海洋矿产资源储量及分布不可缺少的重要环节，是海洋资源勘探风险最高的作业阶段。钻探是在没有打过井的区域打井，当地质学家研究指出某一个地方有油气，就需要进行钻探，给地球局部“把脉”以确定该区域油气的具体存在，因而难度也更大。

海洋深水钻探受板块构造运动等影响，不同地层的压力有非常大的不确定性。如果打到高压地层，很容易就会发生业界称之为钻探“拦路虎”的井喷。据统计，近30年全球海上严重井喷事故超过300起，其中仅2010年墨西哥湾井喷事故就造成超过680亿美元经济损失和生态环境灾难。

因此，深水钻探井控安全成为行业公认的世界性难题。“打井碰到异常高压时，地层里一般有气体进入到井筒，造成井筒多相流，而多相流的准确计算理论存在瓶颈，亟待突破。”孙宝江说，他和团队基于主动井控的思想，本着早发现、早预测才能早控制的思路，经过近10年研究创建了“超临界-气-液-固（水合物）”多相流深水井控理论模型，攻克了井筒压力预测误差大导致井筒压力控制困难的理论难题，发明的“精确计算井筒压力-早期识别井底气侵-即时处置井喷风险”井控方法实现了井控关键装备研发的源头创新。

在理论支持下，他们发明了非体积膨胀原理的井下气侵早期监测方法，开发了井喷预警模式识别专家系统，发明了气侵早期监测装置。“简单说就是借助布设在钻柱等位置的传感器，实时监测地层、井筒各类时钻特征数据，通过专家系统对大量数据实时分析，及时掌控井底气侵情况，实现了‘侵入即发现’，避免大量气体升至海底防喷器以上才发现而容易导致的井涌井喷问题，为压井作业赢得宝贵时间。”孙宝江说。

他们还发明了可实现井筒环空压力自动控制的“动态压井钻进”井控装备，实现了“边钻边压”，解决了传统压井方法需停钻关井导致气侵处置不及时、井喷风险大的难题，一次压井成功率100%。

该项目获授权发明专利35件，其中美国专利4件。同时，还培养了一批井控专业领域中青年科技人才，包括俄罗斯科学院院士、教育部长江学者特聘教授、国务院特殊津贴专家等高层次人才9人次，为井控技术人才培养做出了贡献。

据悉，项目成果自2011年投入市场应用，已全面应用到了我国南海及海外多个深水油气田。项目实施以来连续10年未发生深水井喷事故，经济效益显著。“项目成果重要性不仅仅在于经济效益，更在于它的社会效益，它推动了深水钻探井控技术装备跨越式发展，大幅提高了油气钻探、开采的安全性，保障了我国深水油气的自主开发。”孙宝江说。我国海洋国土面积约为300万平方公里，海洋矿物资源极其丰富，仅南海海域石油地质储量就有230亿-300亿吨，可燃冰资源量约为800亿吨油当量，其中70%以上蕴藏于深水区。项目成果突破了南海深水油气开发的关键技术，推动了南海油气资源的开发，助力我国海洋钻井作业能力迈入超深水行列，为国家能源安全贡献了关键技术力量，更好助力了我国海洋强国建设。（青岛日报/观海新闻记者 王世锋 文/图）

责任编辑：张慕鑫