他们是战无不胜的科研“铁军”

我国油气与新能源采输领域活跃着一支攻难克艰,战无不胜的科研“铁军”——中国石油集团工程材料研究院油气与新能源非金属复合材料装备研究创新团队(以下简称“团队”)。

面对油气与氢气等新能源采输领域严峻的管道腐蚀和服役安全问题,“铁军”临危受命、迎难而上,投身到非金属与复合材料装备技术的攻坚研究。

科研创新是他们精神底色,刻苦钻研是他们的实际行动。他们带领中国油气与新能源非金属复合材料装备研究从无到有,从落后到追赶,从追赶到部分领跑,实现了我国在这一领域的高水平发展。

临危受命

2005年,随着我国油气田的高速开发,管道安全问题不断暴露,在国外已经应用了近半个世纪的解决钢制石油管道腐蚀问题的颠覆性基础技术——非金属复合材料管材技术开始在我国推广应用。

当时,国内由于相关技术基础薄弱,技术标准和技术产品缺乏,导致油田在选用防腐技术时,存在着明显的盲目性、片面性和不规范性。团队带头人、中国石油集团工程材料研究院有限公司非金属与复合材料研究所所长李厚补回忆说,2008年,中国石油集团工程材料研究院有限公司成立非金属与复合材料研究中心,这就是日后非金属与复合材料研究所的前身。

肩负着解决行业痛点问题的重要使命,依托非金属与复合材料研究所,团队自成立以来,完成了国家 “863”课题、国家重点研发计划、国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、中国石油集团公司超前储备项目及各油田重大技术开发项目50余项。团队在非金属材料及管材老化规律和机理研究、选材设计、适用性评价、安全评价、失效分析、服役寿命预测,以及高端新产品、高性能原材料、试验用新装备、现场应用新技术的开发及应用等方面,取得了大量创新及产业化成果。

硕果累累

作为目前国内唯一专业从事油气与新能源非金属复合材料装备研究团队,凭借丰富的产学研经验和成果,李厚补带领团队牵头制定各类标准50余项,为我国相关领域的行业进步与规范,以及国际的地位提升作出了突出贡献。

科学研究、质量监督、技术服务等 “三位一体”合作发展模式,让团队与上游制造企业密切联系与合作,为下游用户单位提供全面的技术服务,与美国、加拿大、法国、荷兰等国科研机构也保持着多方面合作研究,串联起我国油气工业非金属管的产业链,带动了相关产业的快速协同发展。这些年,团队科研攻关不辍,取得了累累硕果:

响应“双碳战略”,团队历时6年开辟了具有国际领先水平的废旧金属管材绿色再制造陶瓷内衬石油管材新技术。这项技术比制造新钢管节能93%,节水98%,减排二氧化碳高达 99%。累计转化生产各类陶瓷复合管材超过1.3万公里,产值超10.9亿元,在长庆、吉林、延长、新疆等油田得到规模化应用,为油田节约资金43.2亿元。

自主建立油气集输用非金属管完整性技术体系,实现了非金属管使用的规范化、标准化、科学化。塔里木、长庆、塔河、新疆、吐哈等油田采用相关成果新铺设了非金属管道1万多公里,失效事故率降低70%以上,产生的经济效益约5.2亿元。

团队通过顶层设计搭建了我国石油天然气工业用非金属管材标准体系,并纳入到我国石油工业用管材标准体系建设。他们组织制定了石油工业用非金属管材领域的“十三五”和“十四五”标准制定及发展规划,引领了非金属石油管材行业全面发展,累计创造经济效益超过10.5亿元。他们组建ISO/TC67/SC5 WG5“内衬油套管”国际工作组并担任召集人,首次主导制定发布4项石油管材ISO产品标准,极大提升了我国国际标准化的话语权和影响力。

团队研制出海洋非金属管、抗硫非金属连续管、井下智能非金属连续管、复合材料增强管线钢管,以及高温稠油、高压天然气等集输用高性能非金属管,在塔里木、塔河、长庆等油田得到规模化应用,指导中国石油集团公司2个制造企业的生产线建设,为企业创造直接经济效益超3.5亿元。

续写新篇

李厚补2017年接棒团队,2021年担任非金属与复合材料研究所所长。2022年,他带领团队获批陕西省“油气田非金属材料与复合管材研究创新团队”称号。

李厚补介绍说,自团队组建以来,秉承石油精神、大庆精神、铁人精神,以严肃活泼、严谨务实、勤勉敬业、团结协作为文化氛围,不断增强成员干事创业和锐意进取的激情。

目前,团队已有12名正式成员,其中10名博士,正高级职称2人,享受国务院特殊津贴1人,获得省部级人才称号7人次,形成一支高学历、高层次、多学科、中青年结合的科研攻关和技术服务团队。他们紧跟国际前沿、国家需求,围绕新材料、新产品、新技术、新装备开展研究开发工作。

比如,输氢管网上非金属复合管在国外都已经有了成熟产品,但国内仅处于起步研究阶段。对此,团队围绕相关材料的选材评价、结构设计、生产制造、可靠性评价等,展开不懈攻关,开发出具有自主知识产权的高阻隔柔性复合管和高阻隔玻璃钢管两种新型输氢非金属管产品,在新疆哈密成功进行了国内首次高压力非金属管道纯氢爆破试验。管径和承压等级分别达到创纪录的250毫米和6.3兆帕,填补了国内同类产品空白,为我国大规模、低成本、远距离输送纯氢提供了重要装备与技术支撑。

再比如,针对油气水三相分离器的高温防腐技术难题,团队发挥专业特长并联合油田企业,成功研制出容积103立方米、耐温80摄氏度、耐压0.6兆帕的新型玻璃钢油水气三相分离器,成为国内容积最大的新型玻璃钢三相分离器,并在塔里木油田实现现场应用零的突破,为油田安全生产和提质增效提供了重要技术与装备支撑。

目前,团队一方面响应国家对“煤、油、气、核、新能源、可再生能源多轮驱动”的战略布局要求,在深层/超深层、海洋、非常规等油气资源开发领域,以及风能、氢能、CCUS、地热能等新能源领域,着力攻关提升高性能非金属材料及装备的技术水平。另一方面正在着力建立相关非金属管道及装备的运行风险评价措施,开展检测技术、危险抢修技术、服役性能的评价技术等方面的系列攻关,旨在创建从建设到运行再到废止处理等在内的管道完整性管理体系,保障油气管道的全程安全服役。

大江南北,高科技油气输送管道绵延千里,静静地守护着我国油气采输“大动脉”。