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最近幾天，侯學(xué)軍又準(zhǔn)備出差了。這次的目的地還是老地方——新疆吐哈油田。

作為重慶科技大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院教授、油氣井工程研究所所長，侯學(xué)軍從事油氣資源開發(fā)有關(guān)工作20多年。

“產(chǎn)業(yè)需求在哪里，科研方向就在哪里?！焙顚W(xué)軍說，在油氣行業(yè)尤其如此，“不去油氣田作業(yè)現(xiàn)場，如何了解真實(shí)需求？關(guān)著門做科研，怎能解決問題？”

2009年以來，他專注于復(fù)雜工況井下連續(xù)安全高效作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究。他和團(tuán)隊(duì)一次次往油氣田跑，讓科研圍著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)，把實(shí)驗(yàn)室“搬”到油氣井邊上，這項(xiàng)研究如今取得重大突破，相關(guān)成果已在重慶、四川、新疆、江漢等地油氣田推廣應(yīng)用。

“愛上”一根管子

“萬能作業(yè)機(jī)”集眾多優(yōu)勢(shì)于一身

“老百姓都知道，看病很多時(shí)候要做CT檢查。其實(shí)，不光醫(yī)學(xué)上有CT技術(shù)，油氣開發(fā)中也有CT技術(shù)?！?月3日，在重慶科技大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室，侯學(xué)軍向記者解釋道。

油氣開發(fā)中的CT技術(shù)，叫作連續(xù)管技術(shù)。所謂連續(xù)管，其實(shí)是一種特制的長達(dá)數(shù)千米的無接頭鋼管，通常被纏繞在滾筒上，便于運(yùn)輸和作業(yè)。

“在業(yè)界，連續(xù)管作業(yè)裝備素有‘萬能作業(yè)機(jī)’之稱，它可以應(yīng)用于鉆井、固井、完井等與石油相關(guān)的勘探開發(fā)作業(yè)。”他介紹。

事實(shí)上，從上世紀(jì)60年代開始，國外就將連續(xù)管技術(shù)應(yīng)用于石油工業(yè)，而我國受管材、裝備、工具工藝等因素影響，直至2007年后才開始推廣應(yīng)用。

2009年，在重慶科技學(xué)院（現(xiàn)重慶科技大學(xué)）任教的侯學(xué)軍，考到中國石油大學(xué)（北京）讀博士，師從沈忠厚院士和高德利院士，也是從那時(shí)起，他開始接觸到連續(xù)管。

侯學(xué)軍說，隨著我國淺層和常規(guī)油氣開發(fā)進(jìn)入中后期，資源量豐富的深層及非常規(guī)油氣將是重要的接替資源。但是，深層及非常規(guī)油氣井下工況非常復(fù)雜，面臨深層、高溫、高壓、井眼小、地層復(fù)雜、大位移等多種因素。相對(duì)于常規(guī)鉆桿作業(yè)技術(shù)，連續(xù)管技術(shù)起下鉆速度快、人工成本低、效率高，作業(yè)設(shè)備少、占地少、能耗低，作業(yè)過程中可以連續(xù)循環(huán)，減少地層污染，集眾多優(yōu)勢(shì)于一身，尤其是在老井加深、死井復(fù)活等方面優(yōu)勢(shì)更明顯，將是加快我國深層及非常規(guī)油氣資源開發(fā)的有效途徑之一。

正因如此，從那時(shí)起，侯學(xué)軍把大部分精力都投入到連續(xù)管技術(shù)的研究中。

替代傳統(tǒng)鉆桿并不容易

創(chuàng)造國內(nèi)最深連續(xù)管過油管側(cè)鉆作業(yè)和最長水平段作業(yè)紀(jì)錄

“萬能作業(yè)機(jī)”雖好，但要替代傳統(tǒng)鉆桿，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣應(yīng)用，并不容易。

“連續(xù)管具有管徑小、管壁薄、剛度低等特點(diǎn)，連續(xù)管作業(yè)面臨四大技術(shù)難題：井眼清潔難、屈曲摩阻高、疲勞壽命短、高效控制難?！焙顚W(xué)軍說。

比如，鉆井是依靠鉆機(jī)的動(dòng)力帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)，破碎井底巖石，然后通過空心的鉆桿向地下注入鉆井液，將破碎的巖屑攜帶至地面。常規(guī)鉆桿直徑可達(dá)到114—139毫米，而連續(xù)管直徑僅有45—60毫米，管徑小，管內(nèi)流體流動(dòng)阻力就大。

再比如，連續(xù)管纏繞在滾筒上，操作工在作業(yè)時(shí)需要把它由彎變直再下井，作業(yè)完之后，再由直變彎纏繞到滾筒上。但對(duì)于金屬材料來說，這樣反復(fù)彎折拉直，容易疲勞斷落。一旦任何一處有斷落，整根連續(xù)管就報(bào)廢，無法繼續(xù)使用。

針對(duì)這些難題，侯學(xué)軍和團(tuán)隊(duì)依托國家重大專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等，開展了持續(xù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜工況井下連續(xù)管作業(yè)巖屑阻卡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)、減阻與延伸極限預(yù)測技術(shù)、疲勞壽命預(yù)測技術(shù)、深井超長水平段作業(yè)技術(shù)等四大關(guān)鍵技術(shù)突破，保障連續(xù)管安全高效作業(yè)。

比如，針對(duì)復(fù)雜工況井下連續(xù)管流阻大、攜巖難、沉砂卡鉆風(fēng)險(xiǎn)高等技術(shù)難題，團(tuán)隊(duì)建立了巖屑動(dòng)態(tài)運(yùn)移模型，形成了CT巖屑阻卡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估關(guān)鍵技術(shù)，從而降低了沉砂卡鉆的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)復(fù)雜工況井下作業(yè)連續(xù)管強(qiáng)度低、疲勞失效風(fēng)險(xiǎn)高等技術(shù)難題，團(tuán)隊(duì)建立了連續(xù)管疲勞壽命預(yù)測模型，形成連續(xù)管失效風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與作業(yè)參數(shù)優(yōu)化技術(shù)，提高了連續(xù)管作業(yè)安全系數(shù)。

值得一提的是，在深井超長水平段作業(yè)技術(shù)方面，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了國內(nèi)最深連續(xù)管過油管側(cè)鉆作業(yè)和最長水平段作業(yè)紀(jì)錄。

一個(gè)參數(shù)問題要討論研究數(shù)十次

以需求為導(dǎo)向，在細(xì)分領(lǐng)域率先取得突破

油氣深埋在地下深處，從幾百米、幾千米甚至到上萬米，看不見摸不著，想要從地下采出到地面，極其復(fù)雜，可能會(huì)有很多意想不到的事情發(fā)生。

10余年來，侯學(xué)軍和團(tuán)隊(duì)采用了“理論研究—技術(shù)創(chuàng)新—現(xiàn)場應(yīng)用”一體化研究思路，圍繞上述四大技術(shù)難題展開攻關(guān)。但是，每一項(xiàng)成果從實(shí)驗(yàn)室的理論研究到走出實(shí)驗(yàn)室、再應(yīng)用到油氣井現(xiàn)場，都會(huì)面臨各種各樣的挑戰(zhàn)，“技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)的過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些研究時(shí)沒有考慮到的因素，造成異常情況，或理論預(yù)測與實(shí)際出入較大?！?/p>

特別是他們發(fā)明的井下牽引器、抗扭器等井下工具，無論實(shí)驗(yàn)室測試出來的數(shù)據(jù)顯示工具性能如何好，一旦到了井下，受多種井下復(fù)雜工況的影響，都有可能會(huì)發(fā)生失效、卡鉆、斷落等井下事故，“現(xiàn)場施工方綜合考慮效益和安全等因素，是不會(huì)輕易采用一個(gè)新工具的。所以，要真正應(yīng)用到現(xiàn)場非常難?！?/p>

為此，團(tuán)隊(duì)一次次往油氣井跑，甚至把實(shí)驗(yàn)室“搬”到油氣井邊上，結(jié)合實(shí)際情況，在現(xiàn)場不斷測試、改進(jìn)和完善。哪怕只是一個(gè)參數(shù)問題，他們也可能反復(fù)和施工方討論研究數(shù)十次，盡可能滿足現(xiàn)場作業(yè)的要求。

近年來，團(tuán)隊(duì)研究成果在部分油氣田推廣應(yīng)用，促進(jìn)了連續(xù)管技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。如今，他們又把目光聚焦在連續(xù)管電動(dòng)化、智能化方向。

“連續(xù)管可以內(nèi)置電纜，讓井下與地面雙向、實(shí)時(shí)、高效通電通訊，實(shí)現(xiàn)電能驅(qū)動(dòng)、智能控制?！焙顚W(xué)軍介紹，針對(duì)連續(xù)管智能電動(dòng)鉆井關(guān)鍵技術(shù)，他們已經(jīng)在開展深入研究。

正因如此，他們也會(huì)時(shí)常往油氣井現(xiàn)場跑，與施工方溝通交流，實(shí)時(shí)跟進(jìn)和了解他們的需求，然后以需求為導(dǎo)向，在一些細(xì)分領(lǐng)域率先取得突破。

“我們希望通過解決一系列關(guān)鍵科學(xué)問題，形成連續(xù)管智能電動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)，并在油氣田進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng)鉆井提速、降本、增效，促進(jìn)連續(xù)管智能電動(dòng)鉆井技術(shù)的發(fā)展?！焙顚W(xué)軍表示。

新重慶-重慶日?qǐng)?bào)首席記者 張亦筑