国际形势风云变幻，能源安全重要性愈发凸显。非常规油气、复杂油气的顺利开采也就变得尤为重要，但两类油气用常规方法开采很难出油，必须借助各种“利器”——精密设计的石油装备，才能让“液体黄金”从复杂地层的微小裂缝中喷涌而出。
在长江大学，有这么一群人，几十年来接续传承，坚守石油装备研发，与地下复杂环境“打擂台”“扳手腕”，在反复较量中，不断助力非常规油气、复杂油气的开发。
降服页岩油的“绿色雷霆”
在江苏油田花页4平台，SYL8000型电驱压裂装备正在平稳地进行页岩油压裂施工，现场没有柴油机的轰鸣声，也没有刺鼻的气味，一改传统压裂作业的嘈杂与污染。这台由长江大学李美求教授团队联合中石化四机石油机械有限公司共同研制的压裂装置，最大功率8000马力，1台设备的作业效能可顶替常规柴驱2500型压裂车3台，大幅提升页岩油压裂作业效率。
页岩油作为一种非常规油气，被牢牢地“锁”在地面千米以下像磨刀石一样致密的页岩层里。复杂的地质条件、极低的渗透率，让传统打井方式“力不从心”。针对生产中的难题，SYL8000型电驱压裂装备应运而生。该设备不仅实现6000伏大功率电机和变频控制系统的国产化应用，更成为国内首台套功率最大的电驱压裂装置，填补了行业技术空白。
“设备功率密度较国际先进水平提升19%，与柴油驱动设备相比，井场作业装备、占地面积减少67%以上，施工噪声下降22%。”李美求介绍道。相关技术先后在重庆涪陵区、黑龙江大庆市、四川威远县等地区推广，产生经济效益约40亿元，并获评湖北省科技进步奖一、二等奖。
穿梭万米井下的“灵活手臂”
在重庆涪陵页岩气田，一根根纤细的连续管，深入到地下数千米的页岩层，精准完成钻井、射孔、钻塞等一系列复杂作业，让深埋在地下的页岩气源源不断地被开采出来，同时创下连续管单井钻塞34支、一趟钻钻塞34支、最长作业3065米的作业纪录。
这根屡创佳绩的钢铁软管，常被誉为万米井下的“灵活手臂”，是复杂油气藏开发、老油田挖潜增效的关键技术装备，也是长江大学马卫国教授团队深耕行业20年的科研成果。连续管应用范围广泛，几乎涵盖油气井完井、测井、增注、老井增产等20多种作业项目。
20年前，我国连续管技术尚处于空白状态，核心装备完全依赖进口。马卫国教授团队率先踏上自主研发的征程，成为国内该领域自主创新的先行者，并逐步从常规水平井向超长水平井迈进。
水平段长度超3000米的井常被称作超长水平井，往往面临着井眼轨迹控制难、岩屑易堆积卡钻、管柱摩阻扭矩大等一系列工程难题，成为国内页岩气开发的瓶颈。从2000米到3000米及以上，这是油气开发技术的一次重大突破。
为了啃下这块“硬骨头”，团队锚定行业痛点，历时10年潜心攻关，反复进行现场试验，在井架旁、操作台前不断优化技术方案，最终成功研发出超长水平段水平井钻完井延伸新技术、新工具、新软件，构建起适配我国页岩气开发的关键技术体系。
目前，相关技术在四川长宁-威远国家级页岩气产业示范区、重庆涪陵国家级页岩气示范区、鄂西页岩气勘探开发示范区等成功应用1600余井次，新增产值10亿元左右。
挺进地下的“蛟龙”
如果说地表的压裂装备是降服非常规油气的“雷霆战锤”，那么深入地层深处的井下工具，则是引导钻头精准突破、保障通道安全和畅通的“深海蛟龙”。
依托湖北省油气钻完井工具工程技术研究中心，长江大学几代人接力攻关，聚焦井下钻进速度与效率，致力于为“地下珠峰”的攀登者打造最锋利的“登山杖”。从涡轮钻具到螺杆钻具，再到水力振荡器，一系列拥有自主知识产权的井下提速提效工具，在深层钻探动力、复杂轨迹控制、降摩减阻等领域取得突破性进展。
近年来，随着我国页岩气开发进入“深水区”，长水平段带来的摩阻问题成为制约开采效率提升的“拦路虎”。针对这一行业痛点，长江大学夏成宇教授团队潜心研制的新型水力振荡器和内置冲击器，犹如为地下蜿蜒的钻柱注入了“活力因子”。其巧妙利用钻井液的水力动能，将静摩擦转化为动摩擦，同时为钻头提供冲击力，有效破解了长水平段钻柱“粘卡”和机械钻速慢等难题，在多个页岩气区块的现场应用中表现优异，为页岩气的效益化开发打通了“肠梗阻”。
面对国家深地战略万米深井的钻探需求，长江大学刘先明教授团队向地下高温高压的极限环境发起挑战。他们研制的系列涡轮钻具，以耐高温、长寿命、适配PDC(聚晶金刚石复合片)钻头的独特优势，成为攻克超深层岩石的“尖兵利器”。
(中国教育报-中国教育新闻网记者程墨通讯员李胜杰)
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