中国发明协会2020年度第二届“发明创业成果奖”提名项目公示

  现有我校石油工程学院石油工程学院教师孔祥伟作为主要完成人参与《海洋钻采管柱流致振动抑制技术研发及应用》项目。根据中国发明协会2020年度第二届“发明创业成果奖”提名要求，现将报奖项目的有关材料予以公示，公示期为2020年6月2日至2020年6月9日，任何单位或个人若对拟推荐项目及人员有异议，可在公示期内以书面形式反馈，并签署真实姓名，注明联系方式，否则不予受理。

联系人：田永晶

联系电话：8060873

2020年6月2日

公示内容如下：

中国发明协会2020年度第二届“发明创业成果奖”提名项目公示

一、项目名称

海洋钻采管柱流致振动抑制技术研发及应用

二、项目简介

海洋油气是我国重要的战略接替资源和扭转我国能源危机的关键，其高效开发开采离不开海洋钻采管柱的安全服役，然而海洋钻采管柱承受内部高压气液固多相流和外部海洋波流的多场多相耦合作用，表现出复杂的时空非线性动态响应，潜伏着极大的疲劳失效风险，已然成为我国挺进深水、大力开发“蓝色国土”亟待攻克的“卡脖子”技术难题。为此，组织海洋工程环境与安全保障研究团队，开展了产、学、研、用相结合的技术攻关和创新研究，在海洋钻采管柱多场多相耦合力学行为预测评价与流致振动抑制技术方面取得了重大突破，增进了学科交叉与基础理论发展，为“蓝色国土”开发和深水油气资源安全开采做出了重要贡献。

1. 首创了非介入同步捕捉管内气液多相流动特征与内外流耦合诱导管柱振动响应的实验测试方法，研发了海洋钻采管柱多场多相耦合振动定量评价与解析技术，通过多工况悬链线型柔性立管振动响应实验，诠释了多模态竞争引起的不稳定切换及模态转移的空间不同步现象，明晰了平面内、外振动模态转移与相跳跃、段塞空间位置及长度变化、尾涡脱落模式转换之间的内在联系，揭示了内外流耦合作用下的柔性立管流致振动机理；通过与固定立管内部段塞流动实验对比，揭示了立管振动响应对管内气液两相流动的反向作用机理；通过粒子成像测速仪、示踪剂捕捉立管绕流流场及尾涡脱落形态，剖析了立管振动对绕流边界层分离、旋涡形成与发展的影响规律与作用机理；通过综合对比内流流致振动、外流涡激振动及内外流耦合振动三种工况的内、外流场特征，揭示了内、外流以立管为媒介的交互作用机理。

2. 发明了系列主被动协同作用的海洋钻采管柱涡激振动抑制装置及方法，研发了考虑结构自适应旋转与同步振动的流固耦合数值预测方法与评价技术，系统评价了喷气射流、表面粗糙管柱、附属管柱、整流罩、分离盘等主动、被动或主被动协同控制装置的抑振效果，揭示了主被动协同抑制管柱流致振动的机理及旋转（扭矩、转速、转向、脉动频率）与涡激振动（振幅、振频、剪切层发展与尾涡脱落）间的交互作用机理。

3. 创建了基于环空多相流与钻具单相流ECD/ESD水力耦合模型的精细控压钻井自动压井技术，形成了超深井钻井风险识别诊断预控体系与预警机，对破碎地层钻井过程中面临的井漏、井壁失稳等复杂工况进行了风险预判，快速识别控压钻井随钻气侵源，缩短了预警响应时间，有效指导了钻井井筒压力的控制。

该成果依托国家自然科学基金、四川省青年科技基金等项目，共获授权发明专利36项，实用新型专利26项，软件著作权6项，发表SCI收录论文31篇，出版专著6部，得到了国内外同行专家的高度评价。研究成果在埕岛、桥东、大港、冀东等环渤海湾和胜利海域油气田进行了推广运用，社会经济效益显著，具有广阔的应用前景。

三、主要知识产权和标准规范目录（不超过10件）

表1 主要知识产权目录

四、主要完成人情况

朱红钧，孔祥伟（长江大学石油工程学院），孙腾飞，赵波，李文明，梁明月

五、主要完成单位

西南石油大学，长江大学，北京化工大学，中石化胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司，中石化胜利石油工程有限公司海洋钻井公司