鍛造采油采氣“智慧大腦”

在深邃的地底下，油氣藏如同一條條沉睡的巨龍，蘊藏著豐富的能源寶藏。工業(yè)革命以來，隨著一座座油氣井的成功開采，一個個沉睡的油氣藏被喚醒并釋放出它們巨大的能量。然而，隨著時代的變遷，社會的發(fā)展和科學技術(shù)的不斷進步對油氣開采行業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)和要求。

當時代的鐘聲再次敲響，以中國石油勘探開發(fā)研究院采油采氣工程研究所副所長趙瑞東及智能采油采氣團隊為代表的新一代采油采氣人迎來了他們的新使命——將科技創(chuàng)新、綠色發(fā)展的理念融入油氣井的開采與管理中，用一體化的設計理念提高生產(chǎn)效率，用綠色低碳的技術(shù)保護環(huán)境，用數(shù)字化、智能化的手段優(yōu)化管理……以現(xiàn)代科技手段為利器，他們翻開了一頁又一頁屬于新時代采油采氣人的嶄新畫面。

開啟油氣開采通道，

貫穿油氣田生產(chǎn)全生命周期

——架起連接油藏和地面的橋梁

什么是采油采氣工程？它在整個石油天然氣的生產(chǎn)鏈條中處于怎樣的地位？

通俗點來講，石油和天然氣是“黑色的金子”“藍色的火焰”，是推動人類文明車輪向前的“工業(yè)血液”和動力源泉。采油采氣工程是采出地下油氣的關(guān)鍵手段，它貫穿油氣田開發(fā)全生命周期。石油、天然氣從地下產(chǎn)出的歷程就像人類的青年、壯年和老年一樣，在不同的開采時期，工程師們會使用不同設備和不同方法盡可能多地將埋藏于地下的油氣開采出來。開采初期，工程師可以利用地層的天然能量；中期，地層能量被大幅消耗，需要為地層補充能量；后期，工程師們便開始“八仙過海，各顯神通”，使用各種物理、化學等方法來開采石油。

1978年，中國石油勘探開發(fā)研究院采油采氣工程研究所（以下簡稱“采油采氣工程研究所”）成立。按照“支持當前、引領(lǐng)未來”的定位要求，以建立和維護油氣開采通道、構(gòu)建油氣田開發(fā)的生命線為目標，開展采油采氣基礎理論攻關(guān)、新技術(shù)新工藝新產(chǎn)品研發(fā)；發(fā)揮技術(shù)支持、決策參謀和人才培養(yǎng)作用，成為領(lǐng)域的先行者和領(lǐng)航者。

采油采氣工程研究所自成立以來，緊密圍繞中國石油天然氣集團有限公司（以下簡稱“中石油”）的業(yè)務需求，發(fā)展形成了方案與規(guī)劃編制、采油工藝、采氣工藝、多相流計量與分析、地質(zhì)力學與井筒完整性和非常規(guī)與儲氣庫注采6個專業(yè)技術(shù)方向，不斷推動技術(shù)創(chuàng)新和完善智能化解決方案，為實現(xiàn)綠色、高效、可持續(xù)的能源開發(fā)貢獻力量。

經(jīng)過多年沉淀，采油采氣工程研究所具備了雄厚的科研基礎。這些利劍，為科研人員提供了強大的技術(shù)支持，助力他們在采油采氣技術(shù)領(lǐng)域不斷突破，勇攀高峰，成就斐然：先后完成30余項中石油國內(nèi)外重點/復雜油氣項目的采油采氣工程方案編制；油井高效智能生產(chǎn)技術(shù)的突破，助推了智能油田建設的進程；智能間抽優(yōu)化控制技術(shù)的研發(fā)，為低產(chǎn)油井的提質(zhì)增效提供了強有力的支撐；綠色智能排水采氣技術(shù)的創(chuàng)新，為氣田的穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)貢獻了智慧……這些創(chuàng)新舉動是采油采氣工程研究所人緊跟時代和信息技術(shù)發(fā)展潮流，大刀闊斧致力數(shù)字化改革的典型縮影，也是他們在智能化轉(zhuǎn)型浪潮中，勇立潮頭，銳意進取的生動寫照。

技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，

數(shù)字轉(zhuǎn)型賦能變革

——繪就智能采油采氣新藍圖

隨著資源品質(zhì)劣質(zhì)化、開采對象復雜化等多重挑戰(zhàn)疊加，油氣穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)與效益開發(fā)矛盾突出。量大面廣的油氣井生產(chǎn)系統(tǒng)面臨工作量巨大、管理層級多、效率低、投資成本高等問題，傳統(tǒng)生產(chǎn)方式難以為繼，數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路勢在必行。在21世紀初，我國油氣田廣泛使用的優(yōu)化決策軟件大多依賴進口，成本昂貴、適應性差。困局之下，研發(fā)具有我國完全自主知識產(chǎn)權(quán)、貼合我國油氣田開采特性的采油氣井生產(chǎn)優(yōu)化決策平臺迫在眉睫。身為油氣行業(yè)的國家高端智庫，中國石油勘探開發(fā)研究院向這一問題發(fā)起了挑戰(zhàn)，而采油采氣工程研究所作為領(lǐng)域的“尖兵”肩負起挑梁重任。

雖然在相關(guān)領(lǐng)域早有積淀，但當這樣一個艱巨的任務擺在采油采氣工程研究所科研人員面前時，他們也曾犯難——復雜系統(tǒng)優(yōu)化決策算法、大型軟件系統(tǒng)和配套智能硬件研發(fā)是攻關(guān)團隊需要直面的3道難關(guān)。特別是斜井、定向井增多導致設計分析復雜，有桿泵井的桿管磨損問題嚴重，而井筒三維動力學模型是解決這一挑戰(zhàn)的利刃，但行業(yè)還鮮少有人觸及，是采油工程領(lǐng)域里公認的世界性難題。

2011年，采油采氣工程研究所引進了既懂石油工程專業(yè)知識、數(shù)學與計算機軟件功底又扎實的復合型人才趙瑞東。他早年豐富的經(jīng)歷為之后的職業(yè)生涯打下了堅實的基礎，2002年本科畢業(yè)后，他并未直接步入科研殿堂，而是選擇在油田一線扎根4年，積累了寶貴的現(xiàn)場經(jīng)驗。2006年，他以專業(yè)第一和數(shù)學接近滿分的優(yōu)異成績考取研究生，碩博連讀。他對計算機軟件十分感興趣，這不僅是個人愛好的延伸，更是事業(yè)的助推器。剛參加工作的時候，他沖破難關(guān)編寫的軟件程序讓領(lǐng)導都感到意外。那些年，他親手編寫的核心代碼，為之后油氣井生產(chǎn)優(yōu)化網(wǎng)絡軟件的成功設計開發(fā)打下了很好的基礎。

難忘油氣井生產(chǎn)智能優(yōu)化與決策支持系統(tǒng)（PetroPE）軟件開發(fā)之時，趙瑞東帶領(lǐng)團隊投入十余年的攻關(guān)征途中，流下了無數(shù)日夜拼搏的辛勤汗水。一個月的公式推導，兩三個月的編程……他常常全身心投入其中，廢寢忘食。這種對技術(shù)的熱愛和對挑戰(zhàn)的渴望，讓他在數(shù)字與邏輯的戰(zhàn)場上不斷突破自我，最終征服了難題。通過廣納各方人才，組成一支善于攻堅克難的PetroPE攻關(guān)團隊，趙瑞東帶領(lǐng)團隊完成了諸多創(chuàng)新跨越：

先是研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國內(nèi)首套油氣井生產(chǎn)優(yōu)化決策平臺，不僅打破了國外的壟斷，而且實現(xiàn)了由原來的單機版向網(wǎng)絡版的飛躍。網(wǎng)絡版軟件通過井筒三維力學仿真和產(chǎn)量-能耗-壽命協(xié)調(diào)設計，能夠一體化分析油氣藏產(chǎn)能、井筒流體、設備受力和地面抽油設備運動規(guī)律，優(yōu)化各種井型和舉升方式的生產(chǎn)，并適用于多種油氣藏類型，成為提高油氣井效率、降低能耗、延長檢泵周期和提升管理水平的重要工具。

隨著第四次工業(yè)革命的到來，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)嶄露頭角，PetroPE團隊敏銳地抓住這一前沿，一直致力于采油氣井生產(chǎn)優(yōu)化決策平臺的智能化升級。他們率先突破了只采集電參不采集功圖的油井工況診斷和計產(chǎn)方法，為低成本物聯(lián)網(wǎng)建設提供核心技術(shù)支持；實現(xiàn)了不同物聯(lián)網(wǎng)采集條件下的智能診斷、生產(chǎn)預警、產(chǎn)量計算等功能；研制了基于邊緣計算的油井低成本智能生產(chǎn)調(diào)控硬件裝置，實現(xiàn)了測試-優(yōu)化-調(diào)控一體化的閉環(huán)管理等，為支撐新時代采油采氣提供了“智慧大腦”。

當電子巡井、數(shù)字計量、遠程管控替代了人工巡井、計量間計量、人工調(diào)參；當在線設計、批量診斷、智能分析替代了人工設計、單井分析、人工報表統(tǒng)計；當指揮中心“足不出戶”就能實現(xiàn)年度工作計劃、業(yè)績考核指標、重點井施工動態(tài)分析等功能；當生產(chǎn)制度自動優(yōu)化、柔性驅(qū)動、風光綠電融合等創(chuàng)新技術(shù)如雨后春筍出現(xiàn)在油氣田現(xiàn)場，描繪出一幅又一幅全新的數(shù)字化、智能化油氣生產(chǎn)畫面，趙瑞東和采油采氣工程研究所的同伴們以參與其中書寫新章為傲。

十余年磨一劍，PetroPE團隊以不懈的追求和堅定的信念，攻克了一個又一個技術(shù)難關(guān)，將數(shù)字化、智能化的種子播撒在油田的每一個角落。相關(guān)技術(shù)成果在長慶、大慶、吉林、大港等油田被廣泛推廣應用，提效降耗效果顯著，為油田的綠色和可持續(xù)發(fā)展注入了新的活力。

事實上，PetroPE團隊接連取得的創(chuàng)新突破只是采油采氣工程研究所這十余年來致力技術(shù)創(chuàng)新取得成果的一個代表。多年的前瞻布局，堅持技術(shù)創(chuàng)新，采油采氣工程研究所收獲的創(chuàng)新碩果還有很多：

——油氣井磁共振在線計量與化驗裝置MRMF.，突破復雜流體磁共振流動響應這一原創(chuàng)性科學理論，創(chuàng)新磁共振流動測量方法及裝置，實現(xiàn)油氣水三相在線精準計量與流體物性實時化驗，產(chǎn)品適用于單井、平臺井、計量間、集輸站等場景；

——基于PetroPE核心算法，創(chuàng)新研發(fā)的低成本智能間抽裝置，實現(xiàn)油氣井采集-優(yōu)化-調(diào)控閉環(huán)式智能管理，節(jié)電38%以上，降低投資成本，提高單井產(chǎn)油量；

——綠色智能泡沫排水采氣系統(tǒng)，創(chuàng)新氣井工況診斷、工藝制度優(yōu)化等核心算法，研發(fā)形成綠色智能泡排加注裝備及配套管控平臺，隨氣井生產(chǎn)動態(tài)變化實現(xiàn)泡排制度實時優(yōu)化調(diào)整，全程無需人工干預，形成無人值守智能排采新模式。

以上技術(shù)產(chǎn)品于2024年12月18日，在中國石油勘探開發(fā)研究院“夢溪·精采”智能采油工程首批產(chǎn)品發(fā)布會上亮相。這些產(chǎn)品已與油氣田合作建成了多個智能生產(chǎn)示范區(qū)，為實現(xiàn)油氣井智能化生產(chǎn)場景提供了工程技術(shù)支撐。

積土成山，風雨興焉；積水成淵，蛟龍生焉。點滴積累換來了厚積薄發(fā)。

同心聚力書寫新章，

從頭邁步唱響未來

——展現(xiàn)新時代采油采氣人風采

采油采氣工程研究所成立40多年來，順應時代要求精心搭建，形成了一支結(jié)構(gòu)布局合理、后勁強大、團結(jié)合作的編隊。從所長師俊峰、副所長趙瑞東到各個技術(shù)部的骨干，大多是年富力強的業(yè)界精英，而新進成員也都是有國外優(yōu)質(zhì)大學留學背景的優(yōu)秀畢業(yè)生，成員平均年齡40歲。

這是一支充滿蓬勃朝氣的團隊。趙瑞東既精專又廣博，是真正的復合型人才；除此之外，團隊還有智能采氣專家曹光強、智能采油專家張喜順、智能計量專家鄧峰……這是記者在采訪的過程中，對智能采油采氣團隊部分成員的了解。在這個充滿活力的集體中，每個成員都發(fā)揮著不可或缺的作用。他們不僅在各自的專業(yè)領(lǐng)域深耕細作，而且在跨學科合作中展現(xiàn)出卓越的擴展和協(xié)同能力。這種積極擴展的精神和協(xié)作能力，是采油采氣工程研究所能在轉(zhuǎn)型路上持續(xù)創(chuàng)新的“秘訣”。

團結(jié)、創(chuàng)新和傳承成為每個成員的行動指南。在采油采氣工程研究所領(lǐng)導班子的帶領(lǐng)之下，他們的目標清晰而堅定，致力于智能化、綠色低碳和非常規(guī)油氣開發(fā)，與國家的戰(zhàn)略需求同頻共振。激勵機制和職業(yè)發(fā)展路徑的明確，為團隊成員提供了不斷前進的動力。

“我們工程的特點就是去現(xiàn)場特別多。”別以為這支團隊做的都是“關(guān)起門來對著電腦搞數(shù)字化、智能化的工作”，他們的腳步堅定而有力，踏遍了祖國油氣田的每一個角落?！案嗟厝ガF(xiàn)場是為了‘不用去現(xiàn)場’打基礎”，抱著這樣的想法，他們穿梭于油氣井之間，親歷每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，了解需求、分析數(shù)據(jù)、調(diào)整方案……確保理論與實際的緊密結(jié)合。每一次現(xiàn)場勘察，都是對知識的深化，每一次解決問題，都是對技術(shù)的革新?！爸泻弦弧背蔀樗麄冃袆幼詈玫脑忈?。

值得一提的是，這支團隊不僅在采油采氣工程領(lǐng)域深耕細作，更以開放的姿態(tài)和合作精神，構(gòu)建了一個廣泛的交流合作平臺。他們依托中石油采油采氣重點實驗室，與大慶、長慶等油氣田，中國石油大學（華東）、中國石油大學（北京）、長江大學、煙臺大學等高校，合作推進科研項目。此外，團隊還與新西蘭惠靈頓維多利亞大學等國外高校和寶雞石油機械有限責任公司等生產(chǎn)單位建立合作，將技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)設備，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。這些合作為團隊帶來新視角和創(chuàng)新動力，提供實踐平臺，拓展技術(shù)邊界，推動技術(shù)發(fā)展，為成員提供了成長沃土。

“拓寬視野，深耕專業(yè)”“堅守初心，擔當使命”“創(chuàng)新驅(qū)動，技術(shù)引領(lǐng)”，在領(lǐng)域深耕多年，采油采氣工程研究所凝結(jié)出團隊特有的文化。始終牢記“國之大者”，強化責任擔當。緊抓油氣田數(shù)字化轉(zhuǎn)型智能化發(fā)展重大技術(shù)需求，采油采氣工程研究所打造了理想信念堅定、專業(yè)能力突出的智能采油采氣技術(shù)“尖刀”隊伍，引領(lǐng)著中石油油氣井生產(chǎn)數(shù)智化技術(shù)發(fā)展方向。因表現(xiàn)突出，團隊先后獲得中石油“鐵人先鋒號”“工人先鋒號”“直屬機關(guān)青年文明號”等榮譽稱號，多名成員獲得中石油“先進科技工作者”“優(yōu)秀青年”“直屬機關(guān)青年崗位能手”等榮譽稱號。

“能源的飯碗必須端在自己手里”，習近平總書記的叮囑牢牢記在心間?！白詈诵牡臇|西必須掌握在我們自己手里”，秉持這樣的理念，趙瑞東帶領(lǐng)科研團隊一路堅持自主創(chuàng)新，這才有了一系列突破性進展，為大幅提升油井智能化生產(chǎn)水平提供了“智慧大腦”。

雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越。當能源革命的號角吹響，人工智能浪潮正引領(lǐng)科技與產(chǎn)業(yè)進行著新一輪的變革。站在風口浪尖，新一代采油采氣工程研究所人又面臨著新的考驗和任務：“油氣增儲上產(chǎn)和提高采收率是‘端牢能源飯碗’的主要途徑。深層超深層與非常規(guī)資源已成為油氣增儲上產(chǎn)的主體，開發(fā)方式轉(zhuǎn)變是低滲致密油氣藏提高采收率的重要舉措，同時面對油氣田生產(chǎn)提質(zhì)增效重大需求，綠色智能化轉(zhuǎn)型成為必由之路?！泵闇史较?，細心布局，新的規(guī)劃藍圖已然開啟。

“在深層超深層長效舉升技術(shù)方向上，近期研發(fā)深井超深井井筒三維動態(tài)力學仿真模型，將下泵深度提升至4500米以上；遠期持續(xù)突破下泵深度極限，支撐萬米深層采油采氣。在非常規(guī)儲層高效采油采氣技術(shù)方向上，近期開發(fā)平臺井高效智能舉升新模式和精細排采技術(shù)，遠期研發(fā)全生命周期智能采油采氣技術(shù)。目前基于地面數(shù)據(jù)的油氣井智能化生產(chǎn)技術(shù)日趨成熟，尚未實現(xiàn)井下數(shù)據(jù)經(jīng)濟有效感知、井下智能分析與調(diào)控，近期研發(fā)井下關(guān)鍵參數(shù)感知技術(shù)，遠期形成井筒全面感知技術(shù)與免維護智能井下生產(chǎn)系統(tǒng)……”藍圖已繪就，奮進正當時，朝著新的目標和方向，新一代采油采氣工程研究所人以創(chuàng)新為驅(qū)動力，以技術(shù)的進步為解決之道，再一次踏上新的征程，等待他們的又將會是一幅又一幅怎樣嶄新的畫面？

專家簡介

趙瑞東，中國石油勘探開發(fā)研究院采油采氣工程研究所副所長，碩士研究生導師、博士、高級工程師，長期從事采油采氣工程技術(shù)研究及應用。研究成果榮獲中國專利優(yōu)秀獎1項，省部級科技進步獎一等獎4項、二等獎3項，局級一等獎4項；個人榮獲中國石油天然氣集團有限公司“青年崗位能手”、中國石油勘探開發(fā)研究院“先進工作者”等榮譽稱號；團隊榮獲中國石油天然氣集團有限公司“鐵人先鋒號”“工人先鋒號”“青年文明號”等榮譽稱號。發(fā)表學術(shù)論文40余篇，多次參加國際石油工程師協(xié)會（SPE）、國際石油技術(shù)大會（IPTC）等高水平國際會議并宣講論文。獲得國際發(fā)明專利3件、中國發(fā)明專利30余件、軟件著作權(quán)10多件。