《海洋石油井控装备关键核心技术创新与应用》

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海洋蕴藏着全球70%以上的油气资源,是未来油气开发的主战场。海洋石油井控装备是海洋油气资源勘探开发最重要的安全屏障,一旦失效,将有可能引起灾难性后果。以2010年墨西哥湾井喷事故为例,因防喷器故障,造成了严重的海洋污染和人身伤亡事故。工作可靠性低、智能化监测与故障诊断水平低、关键零部件的设计与制造技术有待突破等是全球海洋石油井控装备行业亟待解决的关键核心技术问题。

经过10年攻关,攻克了上述重大关键技术难题,研究成果荣获国际顶尖展会“第十三届中国国际石油石化技术装备展览会”唯一的“展品创新金奖”,并受到了美国、瑞典等国家的8位院士高度评价,创新产品已通过全球石油行业最具权威性的美国API质量认证。主要发明点包括:

1.发明了快速连接侧门式闸板防喷器、新型控制阀、多重冗余容错式控制系统等系列海洋石油井控装备。

提出了海洋石油井控装备关键结构系统完整性因子及设计方法,首次建立了相应的完整性算法模型,发明了快速连接侧门式闸板防喷器、新型控制阀;构建了海洋石油井控装备多重冗余容错式控制系统的设计技术理论体系,发明了相应的控制系统,其控制能力相比世界顶级的海洋石油装备制造商Cameron的控制系统提高33%,可靠性提高4.988%。

2.发明了海洋石油井控装备实时可靠性预测与智能化故障诊断系统。

提出了根源故障诊断阶段与可靠性评估阶段相结合的海洋石油井控装备实时可靠性预测方法,首创了具有自主知识产权的海洋石油井控装备实时可靠性预测系统,对防喷器系统进行可靠性预测,第40周时刻的评估值为99.371%;首次提出了数据驱动的瞬态、间歇和永久故障的马尔可夫状态转移建模新方法,发明了海洋石油井控装备在线监测与智能化故障诊断系统,对防喷器组主控系统的故障诊断确诊率达90%以上。

3.发明了海洋石油井控装备难加工材料零部件高效精密电火花加工技术及其数控机床,以及海洋石油井控成套装备的宏观弹性评价方法与系统。

发明了海洋石油井控装备难加工材料零部件高效精密电火花加工技术及其数控机床,与国内外常用的机械加工方法相比,加工效率提高8-11倍,加工成本低于机械加工的1/5;首次提出了海洋石油井控成套装备宏观弹性评价新理念,发明了相应的宏观弹性评价方法及系统,提高了海洋石油井控成套装备的抗灾能力。

该成果已在烟台杰瑞石油装备技术有限公司、河北华北石油荣盛机械制造有限公司、美国杰瑞国际有限公司等国内外企业推广应用,在国内海洋石油井控装备市场占比60%以上。近三年在国内企业应用新增经济效益12.1307亿元,新增利润2.9885亿元。

该项目已获授权发明专利20项、其他知识产权5项;形成国家标准1项、行业标准5项;出版英文专著5部,发表SCI收录论文96篇,其中ESI高被引5篇、ESI热点1篇;培养了欧盟玛丽居里学者、英国牛顿学者、德国洪堡学者、香港香江学者和山东省泰山学者等一批优秀人才;建成了海洋物探及勘探设备国家工程实验室、山东省深水油气装备制造工程技术研究中心等高水平科研平台,极大地推动了海洋石油井控装备行业的技术进步。

成果说明

该技术成果已在烟台杰瑞石油装备技术有限公司、河北华北石油荣盛机械制造有限公司和杰瑞能源服务有限公司得到推广应用,成功应用于闸板防喷器、环形防喷器、新型控制阀、防喷器盒和管汇等海洋石油井控装备的设计与制造中,大幅提高了上述公司相关技术产品的设计与制造技术水平,以及关技术产品的工作可靠性、自动化和智能化水平,有效提高了上述公司相关技术产品的国内外市场竞争力。所生产制造的井控装备已在国内外广泛推广应用,取得了很好的推广应用效果,近三年累计新增经济效益12.1307亿元。另外,该技术成果还在美国杰瑞国际有限公司(

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