《油气井场关键设备及输油场站管道状态评价技术与工程应用》

奖项类别：江苏省科学技术奖三等奖

技术简介：

石油与天然气是国家生存和发展的战略性资源。油气井场关键设备及输油管线在油气上游生产链中的地位十分关键,它们工作状态的优劣直接决定着油气钻采与集输能否正常进行。长期以来,针对油气生产及输送关键设备的状态诊断与完整性评价技术较为匮乏,如何建立相应的安全评价体系是当前相关工程领域内具备挑战、困难和机遇的问题。为此,在国家自然科学基金和省市科技计划的支持下,项目开展了针对油气井场关键设备及输油管道的安全评价体系的研发,主要技术成果如下：（1）针对油气井场关键动设备状态识别与安全评定的关键问题,基于振动信号监测和声学检测技术,结合失效机理分析,提出了一种基于多参数测试与系统动力学分析的钻机关键设备状态故障诊断方法,创新研发了适用于钻井泵、发电机等动力设备的故障实时诊断与分析系统,构建了面向关键动设备的安全评价体系,并成功应用于往复泵主轴承、阀盘、活塞、缸套等关键部件的失效判断,有效解决了油气井场关键动设备安全隐患的预判难题。（2）构建了面型典型石油井架和底座的动力学仿真模型,建立了基于关键参数测试的的石油井架及底座安全评定方法。在研究定性井架动力学模型修正方法上,依据结构局部与整体承载的拓扑关系,创新设计了基于最大应力和位移的无线测试技术,实现了数据实测与数值模型修正的有机结合,大幅提升了石油井架承载能力的预测准确性,解决了整体与局部损伤判定和工作状态定量分析的难题。（3）针对石油钻机在整个工作周期中井下钻进系统的工况识别的难题,建立了管柱振动信号仿真模型,得出了钻柱尺寸、振动位置等参数的影响规律,创造性的研发了钻柱故障实时诊断系统,实现了钻柱系统的故障诊断、实时定位和状态准确识别。（4）面向场站输油管道风险定性分析与损伤模式识别的难题,提出了一种基于系统分析的多参数测试与机理分析的场站输油管道风险评估方法,创新设计了场站管道智能风险分析系统,有效解决了输油管道风险评价技术的工程适用性问题。项目成功研发了具备自主知识产权的、面向油气井场关键设备及场站输油管道的成套安全评价技术,项目已获国家发明专利6项,发表高水平论文25篇,其中SCI/EI收录17篇。项目经中国工程院院士领衔的专家组鉴定,认为项目主要研究成果“达到国际先进水平”。研究成果已成功应用于中石化长输管道有限公司、青海油田、玉门油田、吐哈油田、河南油田等中石油、中石化大型企业和油田现场,延长了设备的检修周期,为企业安全生产提供了有力的保证,取得了良好的社会经济效益：近两年总计新增销售额4.56亿元,新增利润1.24亿元。油气井场关键设备及输油管道安全评价技术的成功应用为同类设备进一步进行完整性评价提供强有力的技术支撑,同时为国内同类项目的检验检测以及安全评定工作积累宝贵经验,起到积极的示范效应。

研发人员：别锋锋、胡建启、裴峻峰、吕苗荣、白嘉伟、吕凤霞、马雪荣、孟祥、彭剑、马立东、高光藩