我國油氣與新能源采輸領域活躍著一支攻難克艱,戰無不勝的科研“鐵軍”——中國石油集團工程材料研究院油氣與新能源非金屬復合材料裝備研究創新團隊(以下簡稱“團隊”)。

面對油氣與氫氣等新能源采輸領域嚴峻的管道腐蝕和服役安全問題,“鐵軍”臨危受命、迎難而上,投身到非金屬與復合材料裝備技術的攻堅研究。

科研創新是他們精神底色,刻苦鉆研是他們的實際行動。他們帶領中國油氣與新能源非金屬復合材料裝備研究從無到有,從落后到追趕,從追趕到部分領跑,實現了我國在這一領域的高水平發展。

臨危受命

2005年,隨著我國油氣田的高速開發,管道安全問題不斷暴露,在國外已經應用了近半個世紀的解決鋼制石油管道腐蝕問題的顛覆性基礎技術——非金屬復合材料管材技術開始在我國推廣應用。

當時,國內由于相關技術基礎薄弱,技術標準和技術產品缺乏,導致油田在選用防腐技術時,存在著明顯的盲目性、片面性和不規范性。團隊帶頭人、中國石油集團工程材料研究院有限公司非金屬與復合材料研究所所長李厚補回憶說,2008年,中國石油集團工程材料研究院有限公司成立非金屬與復合材料研究中心,這就是日后非金屬與復合材料研究所的前身。

肩負著解決行業痛點問題的重要使命,依托非金屬與復合材料研究所,團隊自成立以來,完成了國家 “863”課題、國家重點研發計劃、國家自然科學基金、陜西省自然科學基金、中國石油集團公司超前儲備項目及各油田重大技術開發項目50余項。團隊在非金屬材料及管材老化規律和機理研究、選材設計、適用性評價、安全評價、失效分析、服役壽命預測,以及高端新產品、高性能原材料、試驗用新裝備、現場應用新技術的開發及應用等方面,取得了大量創新及產業化成果。

碩果累累

作為目前國內唯一專業從事油氣與新能源非金屬復合材料裝備研究團隊,憑借豐富的產學研經驗和成果,李厚補帶領團隊牽頭制定各類標準50余項,為我國相關領域的行業進步與規范,以及國際的地位提升作出了突出貢獻。

科學研究、質量監督、技術服務等 “三位一體”合作發展模式,讓團隊與上游制造企業密切聯系與合作,為下游用戶單位提供全面的技術服務,與美國、加拿大、法國、荷蘭等國科研機構也保持著多方面合作研究,串聯起我國油氣工業非金屬管的產業鏈,帶動了相關產業的快速協同發展。這些年,團隊科研攻關不輟,取得了累累碩果:

響應“雙碳戰略”,團隊歷時6年開辟了具有國際領先水平的廢舊金屬管材綠色再制造陶瓷內襯石油管材新技術。這項技術比制造新鋼管節能93%,節水98%,減排二氧化碳高達 99%。累計轉化生產各類陶瓷復合管材超過1.3萬公里,產值超10.9億元,在長慶、吉林、延長、新疆等油田得到規模化應用,為油田節約資金43.2億元。

自主建立油氣集輸用非金屬管完整性技術體系,實現了非金屬管使用的規范化、標準化、科學化。塔里木、長慶、塔河、新疆、吐哈等油田采用相關成果新鋪設了非金屬管道1萬多公里,失效事故率降低70%以上,產生的經濟效益約5.2億元。

團隊通過頂層設計搭建了我國石油天然氣工業用非金屬管材標準體系,并納入到我國石油工業用管材標準體系建設。他們組織制定了石油工業用非金屬管材領域的“十三五”和“十四五”標準制定及發展規劃,引領了非金屬石油管材行業全面發展,累計創造經濟效益超過10.5億元。他們組建ISO/TC67/SC5 WG5“內襯油套管”國際工作組并擔任召集人,首次主導制定發布4項石油管材ISO產品標準,極大提升了我國國際標準化的話語權和影響力。

團隊研制出海洋非金屬管、抗硫非金屬連續管、井下智能非金屬連續管、復合材料增強管線鋼管,以及高溫稠油、高壓天然氣等集輸用高性能非金屬管,在塔里木、塔河、長慶等油田得到規模化應用,指導中國石油集團公司2個制造企業的生產線建設,為企業創造直接經濟效益超3.5億元。

續寫新篇

李厚補2017年接棒團隊,2021年擔任非金屬與復合材料研究所所長。2022年,他帶領團隊獲批陜西省“油氣田非金屬材料與復合管材研究創新團隊”稱號。

李厚補介紹說,自團隊組建以來,秉承石油精神、大慶精神、鐵人精神,以嚴肅活潑、嚴謹務實、勤勉敬業、團結協作為文化氛圍,不斷增強成員干事創業和銳意進取的激情。

目前,團隊已有12名正式成員,其中10名博士,正高級職稱2人,享受國務院特殊津貼1人,獲得省部級人才稱號7人次,形成一支高學歷、高層次、多學科、中青年結合的科研攻關和技術服務團隊。他們緊跟國際前沿、國家需求,圍繞新材料、新產品、新技術、新裝備開展研究開發工作。

比如,輸氫管網上非金屬復合管在國外都已經有了成熟產品,但國內僅處于起步研究階段。對此,團隊圍繞相關材料的選材評價、結構設計、生產制造、可靠性評價等,展開不懈攻關,開發出具有自主知識產權的高阻隔柔性復合管和高阻隔玻璃鋼管兩種新型輸氫非金屬管產品,在新疆哈密成功進行了國內首次高壓力非金屬管道純氫爆破試驗。管徑和承壓等級分別達到創紀錄的250毫米和6.3兆帕,填補了國內同類產品空白,為我國大規模、低成本、遠距離輸送純氫提供了重要裝備與技術支撐。

再比如,針對油氣水三相分離器的高溫防腐技術難題,團隊發揮專業特長并聯合油田企業,成功研制出容積103立方米、耐溫80攝氏度、耐壓0.6兆帕的新型玻璃鋼油水氣三相分離器,成為國內容積最大的新型玻璃鋼三相分離器,并在塔里木油田實現現場應用零的突破,為油田安全生產和提質增效提供了重要技術與裝備支撐。

目前,團隊一方面響應國家對“煤、油、氣、核、新能源、可再生能源多輪驅動”的戰略布局要求,在深層/超深層、海洋、非常規等油氣資源開發領域,以及風能、氫能、CCUS、地熱能等新能源領域,著力攻關提升高性能非金屬材料及裝備的技術水平。另一方面正在著力建立相關非金屬管道及裝備的運行風險評價措施,開展檢測技術、危險搶修技術、服役性能的評價技術等方面的系列攻關,旨在創建從建設到運行再到廢止處理等在內的管道完整性管理體系,保障油氣管道的全程安全服役。

大江南北,高科技油氣輸送管道綿延千里,靜靜地守護著我國油氣采輸“大動脈”。