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(yùn)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(gè)個(gè)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(shí)代的變遷，社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步對(duì)油氣開采行業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)和要求。

當(dāng)時(shí)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(tuán)隊(duì)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(shè)計(jì)理念提高生產(chǎn)效率，用綠色低碳的技術(shù)保護(hù)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(shí)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(gè)石油天然氣的生產(chǎn)鏈條中處于怎樣的地位？

通俗點(diǎn)來講，石油和天然氣是“黑色的金子”“藍(lán)色的火焰”，是推動(dòng)人類文明車輪向前的“工業(yè)血液”和動(dòng)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(shí)期，工程師們會(huì)使用不同設(shè)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(bǔ)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(xué)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(dāng)前、引領(lǐng)未來”的定位要求，以建立和維護(hù)油氣開采通道、構(gòu)建油氣田開發(fā)的生命線為目標(biāo)，開展采油采氣基礎(chǔ)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(tuán)有限公司（以下簡稱“中石油”）的業(yè)務(wù)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(jì)量與分析、地質(zhì)力學(xué)與井筒完整性和非常規(guī)與儲(chǔ)氣庫注采6個(gè)專業(yè)技術(shù)方向，不斷推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和完善智能化解決方案，為實(shí)現(xiàn)綠色、高效、可持續(xù)的能源開發(fā)貢獻(xiàn)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(chǔ)。這些利劍，為科研人員提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，助力他們?cè)诓捎筒蓺饧夹g(shù)領(lǐng)域不斷突破，勇攀高峰，成就斐然：先后完成30余項(xiàng)中石油國內(nèi)外重點(diǎn)/復(fù)雜油氣項(xiàng)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(shè)的進(jìn)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(qiáng)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(xiàn)了智慧……這些創(chuàng)新舉動(dòng)是采油采氣工程研究所人緊跟時(shí)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?cè)谥悄芑D(zhuǎn)型浪潮中，勇立潮頭，銳意進(jìn)取的生動(dòng)寫照。

技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，

數(shù)字轉(zhuǎn)型賦能變革

——繪就智能采油采氣新藍(lán)圖

隨著資源品質(zhì)劣質(zhì)化、開采對(duì)象復(fù)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(jí)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(shì)在必行。在21世紀(jì)初，我國油氣田廣泛使用的優(yōu)化決策軟件大多依賴進(jìn)口，成本昂貴、適應(yīng)性差。困局之下，研發(fā)具有我國完全自主知識(shí)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(tái)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(fù)起挑梁重任。

雖然在相關(guān)領(lǐng)域早有積淀，但當(dāng)這樣一個(gè)艱巨的任務(wù)擺在采油采氣工程研究所科研人員面前時(shí)，他們也曾犯難——復(fù)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(tuán)隊(duì)需要直面的3道難關(guān)。特別是斜井、定向井增多導(dǎo)致設(shè)計(jì)分析復(fù)雜，有桿泵井的桿管磨損問題嚴(yán)重，而井筒三維動(dòng)力學(xué)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(rèn)的世界性難題。

2011年，采油采氣工程研究所引進(jìn)了既懂石油工程專業(yè)知識(shí)、數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)軟件功底又扎實(shí)的復(fù)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，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(chǎng)經(jīng)驗(yàn)。2006年，他以專業(yè)第一和數(shù)學(xué)接近滿分的優(yōu)異成績考取研究生，碩博連讀。他對(duì)計(jì)算機(jī)軟件十分感興趣，這不僅是個(gè)人愛好的延伸，更是事業(yè)的助推器。剛參加工作的時(shí)候，他沖破難關(guān)編寫的軟件程序讓領(lǐng)導(dǎo)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(luò)軟件的成功設(shè)計(jì)開發(fā)打下了很好的基礎(chǔ)。

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(shí)，趙瑞東帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)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(gè)月的公式推導(dǎo)，兩三個(gè)月的編程……他常常全身心投入其中，廢寢忘食。這種對(duì)技術(shù)的熱愛和對(duì)挑戰(zhàn)的渴望，讓他在數(shù)字與邏輯的戰(zhàn)場(chǎng)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(jiān)克難的PetroPE攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，趙瑞東帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)完成了諸多創(chuàng)新跨越：

先是研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國內(nèi)首套油氣井生產(chǎn)優(yōu)化決策平臺(tái)，不僅打破了國外的壟斷，而且實(shí)現(xiàn)了由原來的單機(jī)版向網(wǎng)絡(luò)版的飛躍。網(wǎng)絡(luò)版軟件通過井筒三維力學(xué)仿真和產(chǎn)量-能耗-壽命協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，能夠一體化分析油氣藏產(chǎn)能、井筒流體、設(shè)備受力和地面抽油設(shè)備運(yùn)動(dòng)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(tuán)隊(duì)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(tái)的智能化升級(jí)。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(jì)產(chǎn)方法，為低成本物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供核心技術(shù)支持；實(shí)現(xiàn)了不同物聯(lián)網(wǎng)采集條件下的智能診斷、生產(chǎn)預(yù)警、產(chǎn)量計(jì)算等功能；研制了基于邊緣計(jì)算的油井低成本智能生產(chǎn)調(diào)控硬件裝置，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試-優(yōu)化-調(diào)控一體化的閉環(huán)管理等，為支撐新時(shí)代采油采氣提供了“智慧大腦”。

當(dāng)電子巡井、數(shù)字計(jì)量、遠(yuǎn)程管控替代了人工巡井、計(jì)量間計(jì)量、人工調(diào)參；當(dāng)在線設(shè)計(jì)、批量診斷、智能分析替代了人工設(shè)計(jì)、單井分析、人工報(bào)表統(tǒng)計(jì)；當(dāng)指揮中心“足不出戶”就能實(shí)現(xiàn)年度工作計(jì)劃、業(yè)績考核指標(biāo)、重點(diǎn)井施工動(dòng)態(tài)分析等功能；當(dāng)生產(chǎn)制度自動(dòng)優(yōu)化、柔性驅(qū)動(dòng)、風(fēng)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(chǎng)，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(tuán)隊(duì)以不懈的追求和堅(jiān)定的信念，攻克了一個(gè)又一個(gè)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(gè)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(yīng)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(shí)上，PetroPE團(tuán)隊(duì)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(gè)代表。多年的前瞻布局，堅(jiān)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(jì)量與化驗(yàn)裝置MRMF.，突破復(fù)雜流體磁共振流動(dòng)響應(yīng)這一原創(chuàng)性科學(xué)理論，創(chuàng)新磁共振流動(dòng)測(cè)量方法及裝置，實(shí)現(xiàn)油氣水三相在線精準(zhǔn)計(jì)量與流體物性實(shí)時(shí)化驗(yàn)，產(chǎn)品適用于單井、平臺(tái)井、計(jì)量間、集輸站等場(chǎng)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(shí)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(tái)，隨氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化實(shí)現(xiàn)泡排制度實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)整，全程無需人工干預(yù)，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(mèng)溪·精采”智能采油工程首批產(chǎn)品發(fā)布會(huì)上亮相。這些產(chǎn)品已與油氣田合作建成了多個(gè)智能生產(chǎn)示范區(qū)，為實(shí)現(xiàn)油氣井智能化生產(chǎn)場(chǎng)景提供了工程技術(shù)支撐。

積土成山，風(fēng)雨興焉；積水成淵，蛟龍生焉。點(diǎn)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(shí)代采油采氣人風(fēng)采

采油采氣工程研究所成立40多年來，順應(yīng)時(shí)代要求精心搭建，形成了一支結(jié)構(gòu)布局合理、后勁強(qiáng)大、團(tuán)結(jié)合作的編隊(duì)。從所長師俊峰、副所長趙瑞東到各個(gè)技術(shù)部的骨干，大多是年富力強(qiáng)的業(yè)界精英，而新進(jìn)成員也都是有國外優(yōu)質(zhì)大學(xué)留學(xué)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(tuán)隊(duì)。趙瑞東既精專又廣博，是真正的復(fù)合型人才；除此之外，團(tuán)隊(duì)還有智能采氣專家曹光強(qiáng)、智能采油專家張喜順、智能計(jì)量專家鄧峰……這是記者在采訪的過程中，對(duì)智能采油采氣團(tuán)隊(duì)部分成員的了解。在這個(gè)充滿活力的集體中，每個(gè)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(xì)作，而且在跨學(xué)科合作中展現(xiàn)出卓越的擴(kuò)展和協(xié)同能力。這種積極擴(kuò)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(tuán)結(jié)、創(chuàng)新和傳承成為每個(gè)成員的行動(dòng)指南。在采油采氣工程研究所領(lǐng)導(dǎo)班子的帶領(lǐng)之下，他們的目標(biāo)清晰而堅(jiān)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(lì)機(jī)制和職業(yè)發(fā)展路徑的明確，為團(tuán)隊(duì)成員提供了不斷前進(jìn)的動(dòng)力。

“我們工程的特點(diǎn)就是去現(xiàn)場(chǎng)特別多。”別以為這支團(tuán)隊(duì)做的都是“關(guān)起門來對(duì)著電腦搞數(shù)字化、智能化的工作”，他們的腳步堅(jiān)定而有力，踏遍了祖國油氣田的每一個(gè)角落。“更多地去現(xiàn)場(chǎng)是為了‘不用去現(xiàn)場(chǎng)’打基礎(chǔ)”，抱著這樣的想法，他們穿梭于油氣井之間，親歷每一個(gè)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(shí)際的緊密結(jié)合。每一次現(xiàn)場(chǎng)勘察，都是對(duì)知識(shí)的深化，每一次解決問題，都是對(duì)技術(shù)的革新。“知行合一”成為他們行動(dòng)最好的詮釋。

值得一提的是，這支團(tuán)隊(duì)不僅在采油采氣工程領(lǐng)域深耕細(xì)作，更以開放的姿態(tài)和合作精神，構(gòu)建了一個(gè)廣泛的交流合作平臺(tái)。他們依托中石油采油采氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，與大慶、長慶等油氣田，中國石油大學(xué)（華東）、中國石油大學(xué)（北京）、長江大學(xué)、煙臺(tái)大學(xué)等高校，合作推進(jìn)科研項(xiàng)目。此外，團(tuán)隊(duì)還與新西蘭惠靈頓維多利亞大學(xué)等國外高校和寶雞石油機(jī)械有限責(zé)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(shè)備，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。這些合作為團(tuán)隊(duì)帶來新視角和創(chuàng)新動(dòng)力，提供實(shí)踐平臺(tái)，拓展技術(shù)邊界，推動(dòng)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(jiān)守初心，擔(dān)當(dāng)使命”“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，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(tuán)隊(duì)特有的文化。始終牢記“國之大者”，強(qiáng)化責(zé)任擔(dān)當(dāng)。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(jiān)定、專業(yè)能力突出的智能采油采氣技術(shù)“尖刀”隊(duì)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(tuán)隊(duì)先后獲得中石油“鐵人先鋒號(hào)”“工人先鋒號(hào)”“直屬機(jī)關(guān)青年文明號(hào)”等榮譽(yù)稱號(hào)，多名成員獲得中石油“先進(jìn)科技工作者”“優(yōu)秀青年”“直屬機(jī)關(guān)青年崗位能手”等榮譽(yù)稱號(hào)。

“能源的飯碗必須端在自己手里”，習(xí)近平總書記的叮囑牢牢記在心間。“最核心的東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(tuán)隊(duì)一路堅(jiān)持自主創(chuàng)新，這才有了一系列突破性進(jìn)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(dāng)能源革命的號(hào)角吹響，人工智能浪潮正引領(lǐng)科技與產(chǎn)業(yè)進(jìn)行著新一輪的變革。站在風(fēng)口浪尖，新一代采油采氣工程研究所人又面臨著新的考驗(yàn)和任務(wù)：“油氣增儲(chǔ)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(chǔ)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(shí)面對(duì)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。”瞄準(zhǔn)方向，細(xì)心布局，新的規(guī)劃藍(lán)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(dòng)態(tài)力學(xué)仿真模型，將下泵深度提升至4500米以上；遠(yuǎn)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(chǔ)層高效采油采氣技術(shù)方向上，近期開發(fā)平臺(tái)井高效智能舉升新模式和精細(xì)排采技術(shù)，遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)井下數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)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(yuǎn)期形成井筒全面感知技術(shù)與免維護(hù)智能井下生產(chǎn)系統(tǒng)……”藍(lán)圖已繪就，奮進(jìn)正當(dāng)時(shí)，朝著新的目標(biāo)和方向，新一代采油采氣工程研究所人以創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力，以技術(shù)的進(jìn)步為解決之道，再一次踏上新的征程，等待他們的又將會(huì)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(dǎo)師、博士、高級(jí)工程師，長期從事采油采氣工程技術(shù)研究及應(yīng)用。研究成果榮獲中國專利優(yōu)秀獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)4項(xiàng)、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，局級(jí)一等獎(jiǎng)4項(xiàng)；個(gè)人榮獲中國石油天然氣集團(tuán)有限公司“青年崗位能手”、中國石油勘探開發(fā)研究院“先進(jìn)工作者”等榮譽(yù)稱號(hào)；團(tuán)隊(duì)榮獲中國石油天然氣集團(tuán)有限公司“鐵人先鋒號(hào)”“工人先鋒號(hào)”“青年文明號(hào)”等榮譽(yù)稱號(hào)。發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇，多次參加國際石油工程師協(xié)會(huì)（SPE）、國際石油技術(shù)大會(huì)（IPTC）等高水平國際會(huì)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。