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西北工业大学关键技术打破国外垄断保障我国深水油气开发
2021-08-17 13:40
西北工业大学
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  近日,央视新闻频道和科技日报报道了我国具有自主知识产权的首套深水钻井防台风隔水管悬挂系统海试成功,标志着由我国自主研制的首套软悬挂隔水管防台风系统的成功应用,打破了国外在深水钻井隔水管监测领域的技术垄断。

央视报道的软悬挂隔水管防台风监测子系统(水下视图)

科技日报报道的软悬挂隔水管防台风监测子系统安装

  西北工业大学作为该项目主要参研单位,依托国家重点研发计划项目研制的软悬挂隔水管防台风监测子系统在此次海试中“工作稳定可靠,为项目提供了大量宝贵的遥测试验数据,全力保障了深水钻井平台在复杂海况下的正常作业”接连收到项目组及牵头单位中海油研究总院的两份感谢信。

中海油研究总院和项目组对西北工业大学的感谢信

  深水钻井隔水管是连接海上钻井平台与海底之间的重要纽带,在钻井、完井和修井,生产和回注,输出/输入或循环流体等方面发挥重要作用。隔水管是深水油气钻探开发的先决条件,在恶劣的海洋环境下,易遭遇疲劳失效等事故,导致巨额经济损失和严重生态灾难。深水隔水管监测是科学分析其稳定性、评估其疲劳寿命的前提和基础,是降低失效风险、预防事故发生、确保安全服役的重要环节,对深水安全作业具有重要的意义。

  此次,西北工业大学为海洋石油天然气开采事故防控配套了8套具备双向遥控功能的隔水管分布式安全遥测系统。

软悬挂隔水管防台风监测子系统(水上视图)

  该系统在隔水管不同悬挂深度,平台不同航速情况下,成功获取了完整的软悬挂隔水管底部倾角、涡激振动、应力应变、海洋流速、挠性接头转角、轴向震动以及防台风干涉系统的同步监测数据,实现了对软悬挂隔水管安全状态的同步遥感监测,为隔水管姿态反演、状态模拟、安全评估提供了完整的信息支撑;实现了跨跃变层双向遥控、水下自主预警、遥感测距等功能,创建了具有预警优先级的混沌码分多址接入机制。

中海油研究总院提供

  该套系统在奋进号钻井平台开展了8天深水海试,完成了悬挂隔水管动载测试、航行测试等共计80余项测试作业,悬挂隔水管的逆流航速从常规0.3节提高到1.0节以上,全面验证了整套装备的适用性、安全性和功能可靠性。

  据团队负责人申晓红教授介绍,该套系统已经达到自主可控国产化生产标准,后续计划在中海油服各深水钻井平台进行工程化应用。

2021年团队参与海试照片

  面向我国深水钻井隔水管监测技术的需求,“十一五”末期,由西北工业大学航海学院海洋智能感知与网络团队负责,物理科学与技术学院(原理学院应用物理系)光纤信息感知与光学检测团队部分参与,组建了技术攻关与研制团队。该团队复合了离线监测模式与水声无线遥感监测模式,经过“十二五”与“十三五”十多年科技攻坚,先后解决了隔水管多点力学传感、参数检测与处理、深水无线遥感、低功耗监测等关键技术,形成了我国自主知识产权的隔水管监测系统核心技术成果。面向应用需求,通过模块化、集成化设计,研制了一套满足3000米水深多点力学同步监测的隔水管监测系统,打破了长期以来国外的技术垄断,并先后在“奋进号”钻井平台、HYSY982钻井平台、“兴旺号”钻井平台成功开展了多次超过1000m水深的钻井现场作业监测,已基本具备了推广应用的条件。

“海洋智能感知与网络”团队

  团队依托“海洋声学信息感知”工信部重点实验室和陕西省光信息技术重点实验室,以及西北工业大学信息与通信工程、兵器科学与技术、网络空间安全、光学工程等四个一级学科,致力于水中目标感知、水声通信组网、网络空间安全、海洋管线监测和深水光纤传感等技术的研究,在理论和工程实践中都有着深厚的积累。近年来承担并完成了各类国家级科研项目20余项。已获得国家级教学成果奖、国防发明奖、国防科学技术奖、国家科技进步奖、省部级科学技术奖等16项,授权专利75件,出版专著教材2部。

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