国产钻头给万米钻井系上“安全带”
作者：雍 黎 发布时间：2021年02月08日 浏览量：880 字体大小： A+ A-
甘坐10年“冷板凳”研发出国产化钻头，带队解决世界级难题——深海油气开采中的管柱安全问题，科研成果转化产值超100亿元……这些成绩的缔造者就是成都理工大学教授刘清友。
过去30年，他一直在石油机械领域耕耘，突破多项钻头关键技术，逐渐成为我国石油机械领域学科带头人之一。
因在专业领域的突出贡献，近日刘清友被授予2020年度何梁何利基金科学与技术进步奖。
谈及获奖，刘清友说：“奖项只代表过去。‘钻研’是永无止境的，我将继续带领团队勇攀高峰。”
以实验室为家
油气行业有句行话：“钻头不到，油气不冒”。一家油气企业只有掌握了钻头技术，才能在行业内拥有话语权。
上世纪80年代，钻头等油气装备大部分依赖进口，我国油气开采因此非常受限。1995年，美国提出开展钻头及钻柱系统仿真研究，刘清友以此作为博士论文研究课题，开始从事相关科研工作。
“我们既要建立自己的理论体系，也要建立自己的实验装置验证理论。”刘清友告诉记者，“当时，只要有一个程序调不顺，我脑子里就会一直琢磨这个事，根本睡不好觉，直到程序调试通过。”
为能早日实现钻头国产化的目标，刘清友开始“驻扎”在实验室，每天总是第一个到，晚上最后一个离开，甚至连续3个春节都没回过家。
功夫不负有心人，1999年4月该课题研究的仿真程序成为我国向国外转让的第一个钻头技术。
此外，在研究期间，刘清友发现此前国内外研究人员在设计钻头时，没有考虑到钻柱振动、地层变化、井眼轨迹等对钻头性能的影响。于是，刘清友在后续研究中加入这些变量，构建出“钻头—钻柱—岩石系统动力学模型”和“钻头动态设计分析方法”。
随后，刘清友团队与企业合作，成功研制出100余种具有世界先进水平的牙轮钻头和深部难钻地层个性化钻头，打破了国外在该领域的技术垄断，并形成了具有自主知识产权的核心技术。
6个月完成千余种交叉实验
近年来，世界海洋油气开发的战略重点，逐渐由浅海转向深海。2008年，国外已具备3000米水深的钻采技术，我国却只做到500米。当时，我国迫切需要掌握“超深水钻井技术”，以实现油气开发向深海进军。
面对这一需求，2008年“海洋石油981深水半潜式钻井平台”（以下简称“海洋石油981”）项目启动。刘清友带领团队参与到其中，他们为项目建立了深水、超深水隔水管系统耦合动力学模型，属世界首创。
在此期间，他们还研制出世界上首台“深水钻井隔水管力学性能实验测试装置”（以下简称实验测试装置），编制了深水钻井隔水管设计手册，制定了深海钻井安全操作准则。
实际上，在研制实验测试装置之初，刘清友团队几乎找不到可参考的文献资料，为此他们在近6个月时间，进行了千余种交叉实验。
2012年5月9日，中国首座自主设计、建造的第六代深水半潜式钻井平台“海洋石油981”在南海海域正式开钻，最大钻井深度达万米，最大作业水深达3000米，可抵御200年一遇的台风，打破了国外在这一领域的长期垄断。
据悉，刘清友及其团队凭借在该项目中取得的研究成果，获得2014年度国家科技进步奖特等奖。
实现更多从0到1的突破
谈及入行初衷，刘清友跟记者谈起儿时旧事。“小时候，一支石油地质勘测队曾借住在我家。打井时，他们抬着井架、徒手操作，干得特别辛苦。”他说，“我后来常想，怎么能让他们干得轻松一点。”
或许，从那时起“能源强国”的种子就已植入刘清友的心中。
科研工作之外，作为成都理工大学校长，刘清友还承担着培养人才的重任。“高校的职责之一就是立德树人，在人才培养方面，要把科学研究与经济社会发展结合起来，要引导学生将自己所学服务社会。”刘清友对记者说。
此外，在推进科技成果转化方面，刘清友也交出了亮眼的成绩单。他和团队的系列研究成果已在10余家钻头骨干企业转化，并主持生产三大类十余个系列20余万只钻头，相关产品占有90%的市场份额，畅销国际市场，累计产值超100亿元。
如今，刘清友已56岁，但他的干劲儿一点也不比年轻人少。“我还要继续带领团队，更加坚定地搞科研，努力实现更多从0到1的突破。”他说。
来源：科技日报
