【社会服务】机械工程学科：“钻”机械创新技术   “采”油气装备效益

2019年8月26日，湖北省人民政府官网转发《湖北日报》刊发文章《荆州打造石油科技城》，报道荆州市政府与长江大学、中石化机械股份有限公司共同签订战略合作协议，全力打造荆州石油科技城，这是机械工程学院服务地方经济的一个缩影。长期以来，机械工程学院充分发挥机械工程学科科研优势，结合生产实践中的技术经验，以服务石油行业科技进步和地方经济发展为导向，积极开展油气装备等领域科学技术研究，其成果得到推广应用并取得很好的社会效益和经济效益，在国内外有一定影响。

特色钻采助发展

机械工程是一个涉及面广的工程学科，承担着为国民经济各个部门、各个行业提供技术装备和生产工具的任务。以油气装备为研究特色的机械工程学院重视油气勘探开发领域的研发工作，持续攻关钻采设备设计、制造及维修等关键技术问题，最早从1985年开始进行涡轮钻具研究，后期陆续开展海洋钻修机、异相游梁平衡节能抽油机等技术研究，在非常规油气开发装备、钻完井工具技术等领域和石化机械企业开展深度合作，提升了企业的经济效益。部分研究项目所形成的相关技术产品还出口到俄罗斯、美国等国外石油公司，扩大了国际影响力。

钻采设备的技术突破在为社会创造经济价值的同时，也无形中提升了学院的办学水平和综合实力。一方面，“机械工程”为原石油天然气总公司重点学科和湖北省重点（特色）学科，现有“石油矿场机械”博士点，“机械工程”、“动力工程及工程热物理”一级学科硕士点；另一方面，学院逐步建成了“湖北省中小企业共性技术石油与化工机械研发推广中心”、“湖北省油气钻完井工具工程技术研究中心”和“机械工程实训湖北省实验教学示范中心”等多个省部级教学科研平台，是中国机械行业卓越工程师教育联盟、中国石油和石油化工设备工业协会和湖北省智能制造学会联合体会员（联盟）单位。近5年来，学院承担了国家重点研发计划课题、国家自然科学基金重点项目、国家科技重大专项、湖北省技术创新重大专项以及横向课题等各类科研项目160余项，总经费超过4000万元；获省部级教科研成果奖10余项，获授权国家发明专利160余项，出版著作和教材20部，发表学术论文400余篇，其中三大检索收录100余篇。

技术突破靠创新

如何突破企业成长中不断遇到的技术瓶颈？如何解决钻采设备核心技术与关键支撑技术难题？学院在重视机械工程学科发展的同时，深度探索构建科研创新体系，不断促进产学研合作。

随着油气开发的重点转向深部地层，深井、超深井、定向井和水平井钻井越来越多，地层硬度越来越大，井底温度越来越高，以符达良、孔昭瑞为代表的学院老一辈科研工作者，积极开展涡轮钻具和节能抽油机的研究和应用，所研制的全金属元件的涡轮钻具具有明显优势，涡轮钻井技术曾获得国家科技进步一等奖、中国石油天然气总公司科技进步特等奖、湖北省科技进步二等奖等奖励，其技术水平处于国际领先。

水力压裂技术是实现油田储层改造、增产稳产的主要措施之一。为解决超低渗透油田、煤层气、页岩气、深井油气田和深海油气开发的难题，周思柱教授带领的机械结构与振动研究所团队，着力科研攻关压裂混砂车，主要解决机械设备、高压压裂、输砂、搅拌等装备关键技术，提高设备的使用寿命和可靠性。经过10多年的研究取得多项突破，创立了“即混即排”混拌装置湍流混合过程实时数值模拟方法及以多层位水力喷射为主、机械搅拌为辅的压裂基液-支撑剂-添加剂多介质混拌技术，实现了瞬时流量和累积流量的精确测量，建立高压泵头体疲劳寿命预估方法等系列成果，先后获得国家科技进步二等奖，湖北省科技进步一等奖。

海洋钻修机是海上石油勘探开发的重要设备，其井架及底座的承载能力也直接关系到海上油气生产作业安全。冯定教授和吴文秀教授团队先后在海洋轻型模块式钻修机设计制造和在役海洋钻修机承载能力评估方面开展研究。实现了海洋轻型模块式钻修机的自主设计和制造的国产化，研发的海洋轻型模块式钻修机降低了我国海洋石油开发工程的造价，节约了投资，大大促进了中国海洋石油资源的开发与利用。构建了在役海洋钻修机井架底座缺陷综合检测体系，提出了一套包括多种影响因素的在役海洋钻修机井架底座承载能力评估方法和剩余寿命预测方法等，形成了一整套在役海洋钻修机井架底座承载能力评估技术。该系列技术获湖北省科技进步一等奖和二等奖。

易先中教授团队的单螺杆容积式钻具设计及应用研究成果已获多项国家专利，两项省部级科技进步二等奖。郭登明教授团队的异相游梁平衡节能抽油机技术及其应用成果经专家鉴定，技术达到国际先进水平，两次获得湖北省科技进步二等奖，与之相关的抽油机节能技术研究获得国家科技进步二等奖。马卫国教授团队十几年持续开展连续管作业装备及工程技术研发，获得授权发明专利10余项，形成软件成果2项，建立专用试验台架5套等。良好的科研氛围，稳定的科研团队，促进了学院科研创新，为社会、行业、企业的发展提供了智力支持。

成果转化出效益

科学技术是第一生产力，科研成果的转化带来巨大的经济效益。机械工程学院为提高钻井效率而研制成功的系列涡轮钻具，先后在四川、中原、大港、辽河、玉门、新疆等油田进行了现场工业试验和应用，累计创造经济效益5亿元以上。压裂混砂车输砂与搅拌系统研究与应用系列成果应用于中石化石油工程机械有限公司等单位，产生经济效益10亿元以上。

单螺杆容积式钻具已经通过批量投产和销售，目前已进入了国际市场，在廊坊奥瑞拓石油机械有限公司、山东省德州景美石油机械有限公司、山东省德州联合石油机械有限公司和山东陆海石油装备有限公司应用等单位得到应用，并出口到俄罗斯、美国等十多个国家。近年来推广应用，累计为企业新增利税4亿元人民币，增收节支2亿元人民币。其研究产出的一种井下螺杆钻具实用新型专利成果于2016年以200万元（目前学校单笔专利成果转让最高金额）转让给湖北佳业石油机械股份有限公司，经投产，销售、使用，有效的提高了石油钻井作业效率，得到了市场的认可，为企业也创造了良好的经济效益。

石油开发管柱系统综合技术体系所形成的特种抽油杆柱等相关技术产品已出口美国等国外石油公司，相关技术成果已在中国石化江汉油田江汉采油厂等多个单位的4180口井进行了应用，平均每年减少维修工作量596井次，节电1.50亿度，目前已获利润、产值和税收为8.4亿元，创造了良好的经济效益和社会效益。

不同型号类型的异相游梁平衡系列节能抽油机，已经广泛应用于中原油田、辽河油田等全国各大油田，总数超过3万台。每年的节能经济效益超过6亿元人民币，同时产生良好的社会效益。

在役海洋钻修机承载能力评估技术先后在中海石油（中国）有限公司等4家企业的22台套次钻修机井架底座推广应用，创造了显著的社会效益和效益。其创新技术在石油、海洋、建筑等行业的钢结构承载能力评估中广泛应用，并使湖北省石油钻采机械的产品竞争力得到极大提升。

连续管作业装备及工程技术研究团队累计完成产学研合作项目20余项，项目合同经费超过1000万元，成果获得推广应用，特别是推动了中石化页岩气井完井技术的进步，为企业创造了显著的经济和社会效益。

依托湖北省油气钻完井工具工程技术研究中心，经过多年的自主研发，学院先后研制具有自主知识产权的系列油气钻完井工具50余套，获批国家发明专利40余项，形成了一整套油气钻完井工具设计、制造、测试技术和配套工程服务技术。近年来，本成果先后获得省部级科技进步二等奖2项，三等奖2项，先后在中石化江汉油田江汉采油厂、中石化石油工程机械有限公司第四机械厂、四机赛瓦石油钻采设备有限公司等企业开展科技成果转化、为企业增收节支21390.6万元、出口创汇1496.12万美元、创造直接经济效益6702万元。该系列成果获得“十二五”湖北高校优秀科技成果转化项目。（机械工程学院供稿）

（编辑 张晨露）