給流體診脈，讓科技創(chuàng)新建立在一線，深海探測裝備成果打破國外壟斷

給流體診脈，讓科技創(chuàng)新建立在一線，深海探測裝備成果打破國外壟斷

創(chuàng)鋒范語錄：

“我們反對上不著天、下不著地的科研，那樣的科學(xué)技術(shù)怎么轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力？”------徐英做科研秉承著導(dǎo)師的理念，“這是我們課題組一直傳承的價(jià)值觀”。

第二看臺

　　剛剛過去的那個(gè)春節(jié)，徐英是在四川東部的丘陵盆地度過的，這已經(jīng)不是她首次在生產(chǎn)一線過節(jié)。

　　對此，這位天津大學(xué)電氣自動化與信息工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師笑道：“早就習(xí)慣了。”

　　致力于流體流動過程參數(shù)檢測技術(shù)研究，多年來，徐英去過無數(shù)的大漠、山區(qū)，如今她開始向遠(yuǎn)洋深海進(jìn)軍。

　　前不久，由她主持研發(fā)的世界首套基于超聲技術(shù)的水下濕氣兩相流量測量裝置正式通過中國船級社CCS的認(rèn)可，將成為我國深海油氣田開發(fā)中的關(guān)鍵設(shè)備。這一成果打破了國外技術(shù)壁壘，今年將開始規(guī)?；茝V應(yīng)用。

　　十余年積累鑄就世界第一

　　計(jì)量是工業(yè)生產(chǎn)的“眼睛”，流體流量計(jì)量是計(jì)量科學(xué)技術(shù)的重要組成部分之一。長期以來，由于氣液流動的時(shí)空復(fù)雜性，其流動機(jī)理和參數(shù)測量問題成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

　　經(jīng)過10余年自主研發(fā)，徐英的導(dǎo)師張濤教授課題組成功研制出濕氣兩相流量計(jì)，無需氣、液分離即可實(shí)時(shí)計(jì)量氣體、液體流量。那時(shí)，徐英作為課題組骨干，也參與其中。

　　2018年7月，徐英課題組研制出世界首套基于超聲技術(shù)的水下濕氣兩相流量測量裝置。該裝置在設(shè)計(jì)壓力、測量精度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)方面達(dá)到國際先進(jìn)水平，被應(yīng)用于生產(chǎn)后，可大幅降低設(shè)備制造成本。

　　“水下濕氣兩相流量測量裝置是深海油氣田開發(fā)中的關(guān)鍵設(shè)備。它好比家里用的燃?xì)獗砗退?，是現(xiàn)代石油生產(chǎn)中的一種專用計(jì)量設(shè)備。”徐英說，“在大規(guī)模油氣田，石油、天然氣等油氣資源一般是混合在油井內(nèi)部，如何將兩者的流量分別進(jìn)行測量？這時(shí)水下濕氣兩相流量測量裝置就派上用場。”

　　深海海水具有高腐蝕特性，其溫度瞬間就會驟變，這些特點(diǎn)都對設(shè)備提出了十分苛刻的要求。

　　在實(shí)驗(yàn)中，深海井開閥瞬間，管道的溫度可能一下子從常溫下降到零下十幾攝氏度，濕天然氣變成了小冰碴，管道甚至有出現(xiàn)冰堵的可能。“這些都是在陸上很難遇到的情況。課題組幾乎是在最短的時(shí)間內(nèi)，完成了這些試驗(yàn)，還是很不容易的。”回憶過往，徐英十分感慨。

　　足跡遍布全國油氣田

　　“一位四川老鄉(xiāng)曾對我說，女娃子怎么能到現(xiàn)場呢？但對我和課題組的女同學(xué)來說，到現(xiàn)場做實(shí)驗(yàn)是再正常不過的事。”翻開電腦里的相冊，徐英指著照片說，這是新疆的沙漠、這是四川山區(qū)的油菜花和油氣田……

　　從33歲正式入行至今，徐英的足跡幾乎遍布全國各地的油氣田。

　　2008年，徐英帶課題組赴西南油氣田川中氣礦廣安作業(yè)區(qū)做863項(xiàng)目的第一輪現(xiàn)場試驗(yàn)。4月20日去調(diào)研，后由于5·12汶川地震試驗(yàn)被推遲了兩個(gè)月。7月徐英就又入川調(diào)研，并于8月初將首套研制的設(shè)備——濕氣兩相流量計(jì)運(yùn)抵現(xiàn)場廣安作業(yè)區(qū)34井，進(jìn)行安裝測試試驗(yàn)。

　　當(dāng)時(shí)廣安的施工現(xiàn)場條件非常艱苦，工地位于遠(yuǎn)離村莊的山區(qū)。好在測試結(jié)果非常好，氣相誤差只有1%，課題組的付出有了回報(bào)。

　　“偶爾也有遇到危險(xiǎn)的時(shí)候。”徐英說，在中石油蜀南氣礦的一次測量中，由于某部件安裝不到位，油氣混合體經(jīng)密封面噴射出來，緊接著現(xiàn)場傳出巨大的聲響。

　　當(dāng)時(shí)，徐英帶著學(xué)生袁超在現(xiàn)場。徐英立即命令袁超趕緊跑、不許回頭，這個(gè)設(shè)備她負(fù)責(zé)斷電關(guān)閉。之后，在徐英與值班工作人員的共同努力下，現(xiàn)場很快得到了控制。

　　“開始處理設(shè)備時(shí)，手都是抖的，但還好，我挺住了。學(xué)生必須先走，我要對他們的安全負(fù)責(zé)。”徐英說。

　　科研成果要轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力

　　還在求學(xué)時(shí)，導(dǎo)師張濤就對徐英說過，做科研首先要理論基礎(chǔ)扎實(shí)，同時(shí)要非常重視成果轉(zhuǎn)化問題。“只有將科研成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，才能使成果轉(zhuǎn)化落到實(shí)處。”徐英說。

　　最讓徐英感到自豪的成果轉(zhuǎn)化案例是，2005年珠峰科考隊(duì)?wèi)?yīng)用了她課題組研制的浮子流量計(jì)；后來天宮一號和二號上天時(shí)，宇航員氧氣流量測量也應(yīng)用了課題組的流量計(jì)。

　　“我們反對上不著天、下不著地的科研，那樣的科學(xué)技術(shù)怎么轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力？”徐英做科研秉承著導(dǎo)師的理念，“這是我們課題組一直傳承的價(jià)值觀”。

　　正是在這種價(jià)值觀的指引下，近十年來，徐英的主攻方向轉(zhuǎn)向了國家重大需求——油氣田井口不分離計(jì)量技術(shù)，研制成功的濕氣兩相流量計(jì)先后在威遠(yuǎn)、涪陵、長寧等國家級頁巖氣示范區(qū)開展了工業(yè)測試和規(guī)?；瘧?yīng)用推廣工作。

在天然氣采集過程中，管道內(nèi)常伴有凝析油及地層水等液態(tài)介質(zhì)。陸地油氣田傳統(tǒng)的計(jì)量方法是建設(shè)數(shù)千平方米的集氣計(jì)量站，將濕天然氣分離成氣體、液體兩部分才能得出測量結(jié)果。徐英教授課題組經(jīng)過十余年的自主研發(fā)，研制成功了濕氣兩相流量計(jì)，無需氣、液分離即可實(shí)時(shí)氣體、液體流量的計(jì)量，并成功應(yīng)用于我國頁巖氣田、凝析氣田、致密砂巖氣田及低滲透氣田等諸多陸地氣田，大幅降低了天然生產(chǎn)成本。

頁巖氣平臺全景

濕氣兩相流量計(jì)應(yīng)用（頁巖氣應(yīng)用）

濕氣兩相流量計(jì)應(yīng)用（凝析氣田帶液計(jì)量--塔里木)

據(jù)預(yù)測，未來全球50%左右的油氣資源將來自海洋。然而深水裝備受苛刻工作條件的限制及高昂的安裝使用維護(hù)運(yùn)行成本限制，水下生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備使用壽命通常要求達(dá)到20年以上，導(dǎo)致我國深海裝備諸多關(guān)鍵部件只能依賴進(jìn)口。如水下流量計(jì)單臺價(jià)格甚至高達(dá)數(shù)百萬美金，且全世界只有4家公司壟斷國際市場。不僅如此，基于核子射線源這一最關(guān)鍵的感測部件只能依賴進(jìn)口。

天津大學(xué)研制成功的水下兩相濕氣測量裝置解決了這一難題，其方案是將超聲技術(shù)與異型文丘里技術(shù)有機(jī)結(jié)合，利用二者在濕氣測量中的特殊性和優(yōu)勢，形成互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)了差壓式與速度式流量測量原理的有機(jī)融合。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，異型文丘里采用了多射孔取壓及內(nèi)藏環(huán)形導(dǎo)壓專利設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，同時(shí)，突破了以壓力、溫度、差壓等關(guān)鍵感測部件原裝進(jìn)口作為流量計(jì)基本單元模塊的設(shè)計(jì)思路，大大地節(jié)約了成本，該技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)后，可將設(shè)備制造成本降至50萬元人民幣左右。