一、成果概述：

水下井口头系统是深海油气资源从开钻到生产不可缺少的关键钻井设备，目前国内成套水下井口头系统的生产制造尚属空白，主要被国外几家大的公司所垄断。随着我国资源开发向海洋尤其是深海进军，该产品有着非常好的应用前景。水下井口头装置及相关工具设备包括：低压导管头、高压井口头、套管挂、密封总成、孔保护装置、耐磨衬套、临时导向基座、永久导向基座、下入/回收工具、防腐帽等。

二、技术特点及技术指标：

课题组已全面掌握系列化深水水下井口头系统的设计方法、制造工艺及相关试验方法。

1、具体成果

1）系列化井口头系统本体结构设计、材料优选

2）系列化井口头配套工具结构设计、材料优选

3）井口头系统地面试验技术

4）井口头系统安装操作规范

2、技术指标

一体三挂式水下井口头系统装置；

水深可从 300~3000 米（可根据客户需求设计）；压力等级 5000~20000psi（可根据客户需求设计）。

3、技术优势

数据驱动的参数化建模技术；有效可靠的密封装置；可靠下放工具设计技术；原材料的国产化、材料表面及局部特殊处理技术；地面试验及海试技术。

三、应用领域：

油气资源开发

一、成果概述：

团队在低速大扭矩（推力）永磁同步旋转（直线）电机及其直接驱动的新型采油装备机电一体化方向已有 21 年的研究经验，研究方法、理论、技术逐步深入。此次拟进行产业化的成果包含 1 项美国发明专利、8 项国家发明专利以及 18 项实用新型专利，涵盖低速大扭矩永磁同步旋转电机及其驱动的抽油机、永磁电机直驱式螺杆泵地面驱动装置、潜油永磁同步电机及其直驱螺杆泵采油系统、圆筒形潜油永磁直线电机直驱柱塞泵采油系统、高速潜油永磁同步电机电泵系统等成套装备技术以及关键部件核心技术。

二、技术特点及技术指标：

与传统的油气钻采装备相比，永磁电机直驱式钻采油气装备采用高效率、高功率密度的永磁同步电机代替三相异步潜油电机进行驱动，主要有以下优势：永磁同步电机采用永磁体励磁代替电励磁，在效率、功率密度、功率因数等方面具有一定的优势；省掉了齿轮减速器，有效缩短了传动链长度，减少了故障点，进一步提高效率。

三、应用领域：

2020 年我国石油、天然气对外依存度分别攀升至 73%和 43%，严重威胁国家能源安全，加大油气资源勘探开发力度已成为国家重大战略需求，具有原油粘度高、埋藏深、供液能力差特性的超深井、稠油藏成为新的油田开发主战场，对机采设备提出了新的挑战。但随着国内油田开发的不断深入，低渗透、稠油藏所占比例越来越高，原油粘度高，油层供液能力差。为了适应这种低产能现状，油田开始采用小泵深抽工艺（泵排量 50m³/d 左右、下泵深度 3000m 上下），使油井生产与油层供液达到供采平衡，提高原油采收率，保持长期稳产，节能增效。陆上油田目标国内为长庆油田、胜利油田、辽河油田、塔里木油田等以稠油井为主的油田。国外为沙特阿拉伯、哈萨克斯坦、塔萨克斯坦、阿曼等中东地区油田以及美国、加拿大等北美油田，应用情景分为三种：一是替代游梁式抽油机井；二是替代带行星齿轮减速器的电潜螺杆泵井；三是新开发井。长庆油田目前已跃升为国内第一大油气田，近几年每年新增钻井 6000 口左右，以气井、致密油、稠油井为主。辽河油田目前年产原油 1000 万吨，以稠油生产为主，经过多年开发，水平井比重越来越大；拥有采油井 22000 余口，举升方式以有杆泵采油为主，少量井采用螺杆泵和电潜泵生产，分别占机采井数的 85%和 1.8%，电潜泵占 0.6%，其余的采油方式为自喷和捞油，占总井数的 1%和11.4%。塔里木油田近几年油气当量在 2500 万吨左右，且正处在上升期，近几年每年新增钻井 150口左右，以深井、稠油井为主。这三大油田的稠油井和水平井均是潜油永磁同步电机直驱螺杆泵采油系统的应用目标。除去现用的地面采油装备以及压裂、二氧化碳驱等采用方式，预计潜油永磁同步电机直驱螺杆泵采油系统的市场规模在 3000 口井左右。

一、成果概述：

针对我国“千万吨炼油、百万吨乙烯”和炼化一体化的重大战略背景及山东省炼化产业面临向规模化、大型化转型升级的迫切需求，承压设备向极端服役环境和超大直径、超大壁厚发展，但残余应力控制要求更高，大型化后残余应力更难消除而导致开裂事故频发的关键技术难题，提出了面向重大承压设备本质安全的焊接形性调控理论，形成焊接和热处理调控效果评价、低应力小变形焊接、局部焊后热处理应力调控三类核心技术，打破了国外技术垄断，实现了重大承压设备制造技术的创造性突破。研究成果在中国一重、二重、兰石重装、宁波天翼、中石油七建、山东齐鲁石化机械制造公司等重型承压设备制造单位推广应用，支撑了全球首台 3000 吨超级浆态床加氢反应器、2400 吨沸腾床及浆态床加氢反应器、2000 吨级煤液化反应器、世界最大塔器等重型装备制造。

二、应用领域：

项目整体技术已在一重大连核电石化公司、二重(镇江)重型装备公司、中国石油天然气第七建设公司装备制造分公司、兰石重装公司、山东齐鲁石化机械制造公司、宁波天翼装备技术公司、青岛海越机电科技公司等国内大型装备制造企业，扬子石化、惠州炼化、浙江石化、天津石化等大型石油化工企业的近百套装置、千余台压力容器上应用，成功制造了全球首台 3000 吨超级浆态床加氢反应器、全球最大 2400 吨沸腾床渣油加氢反应器、全球最大 2000 吨级煤直接液化反应器、全球最大常压塔等大国重器，为我国千万吨炼油、百万吨乙烯等重大能源工程建设提供了长寿命、高可靠性的重大装备，打破了发达国家封锁，保障了装置长周期安全运行，为我国能源工业跻身世界先进前列做出了重大贡献。项目整体技术作为装备安全制造与服役的重要技术保障，可保障“碳中和”背景对石化重大装备更高的寿命要求，也将在实现更多石化超大承压设备国产化方面发挥巨大的推动作用，并可在氢能、核电、航空航天、国防军工等先进高端装备的自主设计、高可靠性制造领域推广，具有广阔的应用前景。

一、成果概述：

旋转导向钻井技术始创于 20 世纪 90 年代初，其技术核心为旋转导向系统（ Rotary Steerable Systems，简称 RSS）。RSS 是在钻柱旋转钻进时完成井眼轨迹控制的一种导向式钻井系统，其作用是为钻头施加侧向推靠力或者改变钻头指向从而改变井眼轨迹。目前主流的旋转导向系统有Schlumberger 研发的 Power Drive 系列，Baker Hughes 的 Auto Trak，Halliburton 研发的 GeoPilot，中海油 Welleader 系统等，近年来旋转导向钻井因其技术优势在我国被越来越广泛地应用，全球范围内的旋转导向服务井数快速增长，将来极有可能成为一项主流技术。但目前旋转导向系统性轨迹控制能力有待于进一步提高，工作寿命有待于进一步延长且钻井速度有待进一步提升。推靠式旋转导向系统是目前通用的导向系统，也是未来最有可能主流停用的系统，对其上述三项性能进行提升既有重要工程意义。现有推靠式旋转导向系统实现将工具推靠力转移到钻头的基本原理是“速度杠杆”，由于原理限制导致钻头所获推靠力小于工具输出推靠力，钻头转向与推靠力方向相反且随着钻速提高轨迹控制能力下降。若能突破该原理的限制，研究一种新型的旋转导向方法，即可放大工具推靠力给钻头、又使得钻头指向与推靠力方向相同且提高钻头破岩效率，则同时实现提高轨迹控制能力，延长工具工作寿命及进一步提高钻井速度三个目的有望实现，这对发展自主知识产权的高效旋转导向系统具有极大的重要意义。为此，提出了基于“省力杠杆”原理的反向推靠式旋转导向钻井系统，与常规推靠式旋转导向钻井系统的钻头所获侧向推靠力、钻头指向角及钻进趋势角三个指标进行对比研究发现：常规推靠式旋转导向钻井系统钻头推靠力小于导向工具输出推靠力且钻头推靠力与钻头指向方向相反是导致其轨迹控制能力难于提升的核心因素；反向推靠式旋转导向钻井系统可实现将工具推靠力提升数倍施加于钻头的目标，可达到协同钻头推靠与指向作用控制井眼轨迹的目的，且为不影响轨迹控制能力及工具寿命基础上提速工具的安装提供可空间，该方法的提出为旋转导向钻井系统同时实现强

轨迹控制能力、长工具使用寿命和提高钻井速度提供了可行性方案。

二、技术特点及技术指标：

综合上述对比分析，可以看出基于“省力杠杆”原理的反向推靠式旋转导向钻井系统具有以下

特点：

1）轨迹控制能力更强：新型导向系统采用省力杠杆原理，实现导向翼肋到钻头推靠力的放大，形成推靠式和指向式联合造斜的方式，能够实现了轨迹控制能力的大大提升；

2）旋转导向钻井工具寿命长：导向翼肋输出的推靠力大小决定工具的寿命，由于钻头获得相同推靠力的情况下，新型导向系统较常规导向系统推靠力大幅降低，减小了导向翼肋工作负载，可以减少翼肋的磨损，从而延长工具寿命。

3）可以为进一步提高钻井速度提供条件：由于新型导向系统采用省力杠杆原理，新型导向系统的导向翼肋和扶正器之间长度可以进一步延长，且工具轨迹控制能力还可以得到保障，导向翼肋和扶正器之间长度延长给提速装置的安装提供了空间，从而为进一步提高钻井速度提供了保障。基于“省力杠杆”原理的反向推靠式旋转导向钻井系统与常规导向系统相比，在井斜角 0°，45°，90°下，工具输出推靠力相同时，新型导向系统相比常规导向系统钻头获得推靠力提高 3.7， 4，5.3 倍。钻头获得相同推靠力下，工具仅需施加常规导向系统的 0.23，0.1，0.05 倍的推力即可实现相同推靠效果，这为旋转导向钻井工具使用寿命的延长提供了保障。基于“省力杠杆”原理的新型旋转导向系统与常规导向系统相比，在近钻头处提供出来 5 m 左右空间，留出的空间足够安装提速工具，且安装上 5m 长提速工具后，轨迹控制能力依然高于常规导向系统。这为进一步提高钻井速度提供了条件。

三、应用领域：

针对于石油钻井行业，主要是一种旋转导向钻井系统。

一、成果概述：

利用超声波在不同的介质中具有不同的传播速度和不同的吸收衰减这两个敏感特性，研究一种用于实时监测驱替过程中岩心内部各相流体空间动态分布的非侵入式方法---超声透射法，通过测量超声波透射过岩心后的声波首波波至时间和首波声幅，得到表征流体饱和度变化的超声平均速度、声幅衰减，建立基于声速和衰减特性的各相流体饱和度测量模型和驱替前缘测量模型。结不同时刻、超声阵列的分布位置，计算出岩芯空隙内各相流体的饱和度动态分布和前缘的变化，实现各相流体动态空间分布的可视化，并将其用于明确各相流体在岩心多孔隙内的运移过程和运移规率。

二、技术特点及技术指标：

1、提出了一种新的非侵入式流体动态分布检测方法（超声透射法），为油藏条件下替物理模拟实验技术提供了新的探测手段，实现了各相流体空间分布的可视化；

2、结合不同时刻、不同注入井/产出井位置、超声探头阵列的分布位置，得到岩心孔隙内各相流体随时间变化的饱和度动态分布和前缘变化，实现了驱替过程各相流体在岩心多空隙内运移过程的可视化，为超临界 CO2 驱油机理、驱油效率等研究提供重要依据。

三、应用领域：

用于油藏条件下水驱、CO2 驱、聚合物驱等物理模拟装置，实时监测驱替过程中岩心空隙内部各相流体空间动态分布的非侵入式方法，相关技术也可应用于驱替过程中地层岩芯空隙内各相流体的饱和度动态分布和前缘的变化。

一、成果概述：

本发明属于采油工程和机械工程领域，涉及一种地面驱动采油螺杆泵井中斜井段万向节式连接装置，其结构主要包括：万向节接头、挠动轴、球面压帽、钢球、承压球座、滤网、滤网堵头、母扣接头；所述万向节接头两端对称安装所述承压球座；所述挠动轴一端通过螺纹与母扣接头连接，另一端通过球面与承压球座和所述球面压帽相连接，所述球面压帽通过螺纹固定在万向节接头上；所述挠动轴端部球面通过承压球面和球面压帽轴向固定在所述万向节接头内部。通过本技术的实施，能够提升地面驱动螺杆泵装置的工作可靠性，特别适合于斜井段使用。

二、技术特点及技术指标：

地面驱动螺杆泵采油技术是我国陆上油田常用的人工举升手段，具有可靠性高、易维护、对含气不敏感等优点。但是，地面驱动螺杆泵装置由于采用了抽油杆作为转动部件，不适合于斜井使用。目前，在国内外石油工业中使用的球接触万向轴和花瓣式万向轴等都在传递扭矩的同时只能承受压力而不能承受拉力。本技术提供一种既可以传递扭矩又可以承受轴向拉力或压力的地面驱动采油螺杆泵井中斜井段抽油杆万向节式连接装置，解决了球接触万向节在传递扭矩的同时只能承受压力的问题，弥补了现有技术中存在的不足。

三、应用领域：

通过本技术，实现球接触万向联轴节挠动轴在传递扭矩的同时即可以承受轴向压力又可以承受轴向拉力，很好的满足地面驱动采油螺杆泵井斜井段上下抽油杆连接的需要，在我国陆地油田浅井区地驱螺杆泵井有很好的应用前景。

四、投入需求：

技术核心为万向联轴节部件，其加工方式可采用数控机床，对于具备一定生产能力的中小机械加工类企业，其技术投入不高。

一、成果概述：

针对埋地管道受到交/直流杂散电流干扰腐蚀的问题，明确了交/直流杂散电流干扰腐蚀规律，揭示了交/直流杂散电流腐蚀动力学机理，提出了交/直流杂散电流干扰检测评价方法，形成了交/直流杂散电流干扰智能防控技术。

二、技术特点及技术指标：

1、设计开发了针对“公共走廊”内不同干扰环境的埋地管道智能排流装置，实现了交流电位的

自动检测、交流干扰的自动识别、以及自动排流的功能，现场应用后交流干扰缓解率达 100%。 2、研发了高压直流干扰智能防控系统，实现了数据采集、数据存储、数据分析、恒电位仪参数自动调节及排流点的智能通断，整体处于国际领先水平。

三、应用领域：

面向油气管道行业，成果已应用于国家管网集团西部管道公司、西南管道公司，浙江石油分公司、浙江金衢丽天然气有限公司等，取得良好的经济社会效益，具有广阔的推广前景。

四、投入需求：

一套智能化防控装置 50 万元（不含控制平台），安装于现场管道。

一、成果概述：

利用单频科氏流量计质量流量、密度等多参数测量的优势，科氏流量计的多频响应特性，采用额外的测量管第三阶振动模态，结合科氏流量计阻尼、励磁电流等内部参数，一个流量计就可实现多参数的测量，这为井口多相流多参数的测量提供了可能。通过分析这些参数的能表征流型和分相流量变化的的静态、动态特征，建立了基于多频科氏原理的流型识别模型和弹状流计量修正模型，补偿了气体引起的气泡效应和谐振效应影响的测量偏差。利用一个多频科氏流量计就可实现井口采出液流型识别和单井气液两相的在线不分离计量。

二、技术特点及技术指标：

1、仅利用一个多频科氏流量计就可实现井口采出液的流型识别和单井气液两相的在线不分离计量，对于明确单井气液产量、简化工艺流程、降低生产成本，以及优化油藏管理和指导安全经济生产具有重要意义。

2、主要技术指标：

气相质量流量计量误差：≤±8%。

液相质量流量计量误差：≤±3%。

三、应用领域：

用于油气田井口采出液流型识别和单井气液两相的在线不分离计量。

一、成果概述：

地面控制器仅使用一根单芯钢管电缆(1/4”或 1/8”)连接井下测控仪器，采用总线式直流载波透明通信技术，实现信号双向传输和井下供电。地面控制器中 MCU 采 用 通 用 串 口（RS485/RS232/TTL，Modbus 协议）与直流载波模块进行双向通信；直流载波模块通过单芯钢管电 缆与井下多个测控仪器中的高温直流载波模块进行总线式直流载波透明通信，双向通信、直流供电；井下多个测控仪器中的高温直流载波模块与它的 MCU 采用通用串口与直流载波模块进行双向通信。可以把单芯钢管电缆直流载波通信当做黑箱，从而实现地面控制器与井下测控仪器或井下测控仪器之间的透明通信（通用串口双向通信）。

二、技术特点及技术指标：

1、仅使用一根单芯钢管电缆(1/4”或 1/8”)连接井下测控仪器，利用井下高温直流载波通信模块，即可实现地面控制器与井下测控仪器或井下测控仪器之间的透明通信，同时为井下测控仪器提供直流电源。 井下连接方便、可靠性高。

2、主要技术指标：

 工作温度：≤150℃；载波电压：24-200VDC；通信距离：5000m。载波通信方式：透明；通信波特率：1000bps；与 MCU 通信接口：通用串口（RS485/RS232/TTL，Modbus 协议）；

三、应用领域：

地面控制器与井下测控仪器或井下测控仪器之间的透明通信，同时为井下测控仪器提供直流电源。

一、成果概述：

随钻连续波脉冲传输技术是一种在实时钻井作业时，利用连续波泥浆脉冲发生器将井下MWD/LWD 测量仪器获知数据的编码调制为泥浆压力波，且当该压力波沿钻杆内部泥浆介质向上传输到地面时，由立管压力传感器采集，并经去噪、解调、解码等一系列处理后将其还原为井下定向、地质、工程等参数的前沿信息传输技术。

二、技术特点及技术指标：

随钻高速连续波脉冲传输技术因其明显提高进尺效率，显著降低综合成本，极大提升MWD/LWD 的井下数据实时处理能力和地质导向、地层评价能力，逐渐成为油气钻井服务的优势选择，在国际油气田，尤其是海上油气田开发时，是否拥有连续波脉冲传输系统已成为投标的重要砝码甚至是入场券，存在巨大研究价值和广阔市场前景。目前只有国外极少数公司拥有可以商用的连续波脉冲传输系统，但为维持高额的经济利益，都采用了严格的产品和技术垄断政策，国内连续波脉冲传输系统研发已十余年，现有成就令人鼓舞，但真正服役产品仍未规模呈现，本系统旨在井深3000m+，耐温 150℃，耐压 140Mpa 的工况环境下，实现 6bps 左右的随钻数据上传速率。

三、应用领域：

该成果属于样机开发已完成阶段，拟面向石油天然气开发、地热开发、科学钻探等领域

四、投入需求：

面议。