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1 双梯度钻井系统关键技术研究及应用 - 摘要

海洋深水钻井时由于海底疏松沉积物和海水柱作用，造成深水钻井安全密度窗口变窄，常规钻井技术面临井涌和井漏等系列问题。双梯度钻井技术的出现使深海钻井面临的问题迎刃而解，国外已实现双梯度钻井商业化应用，国内还处于研发初期阶段，且尚无成功应用案例，随着我国深海油气资源开发步伐的加快，双梯度钻井技术及关键装备研发已迫在眉睫。双层连续管双梯度钻井系统研制：双层连续管双梯度钻井参数和井筒压力控制方法，研制双梯度钻井水驱动举升泵、水上注入返出头、水下接头等关键装备，研制1套双层连续管双梯度钻井系统工程样机。无隔水管海底泵举升双梯度钻井系统研发：建立泵内流数学模型和全系统流动模型，研发无隔水管海底泵举升双梯度钻井控制软件，研发深水无隔水管双梯度钻井系统原理样机。隔水管充气双梯度钻井系统研发：研发隔水管充气双梯度钻井工艺及水下注入节点系统以及循环高效分离系统，针对不同地层和钻井工况绘制工艺参数图版，研制相应配套设备与工艺。
1900120022 四川 TE24 应用技术矿山、冶金、建筑专用设备制造

2 大口径工程井多工艺钻井关键技术和应用 - 摘要

该项目取得成果所属技术领域为矿山工程技术——钻井工程。该项目中大口径工程井直径一般在600mm-1500mm之间，深度在1000m以浅，是矿山企业用于瓦斯抽排、注浆堵水、输氮灭火、排水通风、抢险救援、送冰降温、能源开发等领域的特殊井型，用途特殊、应用广泛、效果较好，具有井眼直径大、套管直径大、套管重量大、下套管风险大、固井难度大、井斜要求严等“五大一严”的难点和特点，应用传统工艺工程建设成功率仅在50%左右，施工事故往往造成严重的经济损失和安全后果，是生产亟需解决的关键技术难题，但国内尚未开展系统的技术研究。该项目得到省地质科研项目、主管局重点科技攻关项目和研发单位等资金支持，历经近十年技术攻关和生产试验，针对大口径工程井设备选型、配套设备研制以及正循环和反循环钻完井工艺开展系统研发，有效解决了生产效率低、安全风险大、生产成本高等核心问题，推动了大口径工程井行业钻井技术发展和进步。创新点：1.首次提出了大口径工程井井身结构设计方法和分级扩孔成井技术。从安全生产和经济合理方面，提出了等面积扩孔法分级成井技术，明确了适合不同设备选型和井眼直径的扩孔分级成井方案，解决了制约大口径工程井一次成井难、扭矩不足、提升力不够等关键技术，实现成井率达100%。2.首次提出了套管规格设计及强度校核方法和中部浮塞法下管技术。大口径工程井直径之大，所需下入的套管总重远远超出钻井设备的承载和提升能力，创新提出了大口径套管三轴应力强度计算方法，确定了水泥浮塞制作方法、最大下入深度、上部空管段长度及下管技术方案，解决了下入套管过程中易发生粘套管、套管被挤毁事故等关键技术，套管安全下入达100%，避免了安全事故和经济损失的发生。3.发明了大口径工程井气举反循环配套器具。首创研制了大口径工程井气举反循环气水龙头、双壁钻杆、保温套管、扩孔钻头以及井口密封结构、钻杆密封装置、双套管跟管增压装置等，完善了气举正循环和反循环钻进的工艺参数，试验推广了气举反循环钻进工艺在大口径工程井中的应用，生产效率平均提高了40%以上，生产成本下降了30%以上。该成果获得授权实用新型专利11项，发表论文27篇，获得厅局级奖励11项。经中国工程院院士和吉林大学、中国地质大学、中国地质科学院等高等院校、科研机构以及省属地勘单位的钻井工程领域专家评价，成果达到国内领先水平。该项成果已在河南、山西、安徽等地区推广应用，累计完成瓦斯抽排、注浆堵水等各类大口径工程井近百个，成井率100%，累计产值超过4亿元，其中近三年创造经济效益1.57亿元，经济社会效益显著。
1900110472 河南 TE257 应用技术与石油和天然气开采有关的服务活动

3 泌阳凹陷复杂油藏精细评价关键技术 - 摘要

(一)主要技术内容： 1、研究建立了泌阳凹陷复杂地质条件下的三维地震资料精细目标处理技术； 2、研究深化了泌阳凹陷复杂构造油藏精细刻画技术； 3、研究明确了泌阳凹陷岩性油藏地震响应特征具有中弱振幅的规律性和可检测性； 4、研究形成了泌阳凹陷岩性油藏地震精细评价技术。 (二)授权专利情况：在该项目的攻关研究过程中，利用该项目的研究成果，申请获得授权发明专利4项，为中国东部陆相盆地油气勘探提供了技术支撑。 (三)技术经济指标： 1、首次利用构造约束边缘滤波技术刻画复杂断裂系统，形成了一套井控断裂刻画方法； 2、首次明确了泌阳凹陷岩性油藏具有中弱振幅地震响应特征的规律性和可检测性； 3、首次利用“弱反射储层识别”、“河道砂体识别”技术和地震反演、储层演化地震属性分析技术刻画砂体展布特征，创新形成了一套岩性油藏精细评价技术序列； 4、落实有利目标115个，部署井位70口，获得高产工业油流井10口(日产油20吨以上)。滚动探井与油藏评价井钻探成功率达84.9％，开发井钻探成功率达100％。 5、2016-2018年累计新增探明、控制和预测三级石油地质储量1933.58万吨，新增原油产量7.4万吨，控制储量动用率14％。 (四)应用推广及效益情况： 2016年开始，河南油田将该项目的研究成果应用于泌阳凹陷，落实有利目标115个，部署井位70口，获得高产工业油流井10口(日产油20吨以上)。滚动探井与油藏评价井钻探成功率达84.9％，开发井钻探成功率达100％。近3年累计新增三级石油地质储量1933.58万吨(探明储量77.68万吨、控制储量820.1万吨、预测储量1035.8万吨)，新增原油产量7.4万吨，新增销售额26066.2万元，新增利润16405.7万元，有效支持了河南省及南阳市经济社会的可持续发展。 2016年开始，河南油田国际经济贸易有限公司、铜川油气开发公司借鉴该项目的研究成果，运用弱反射储层识别技术、“逐级控制、逐步逼近”的岩性油藏精细评价技术在哥伦比亚、哈萨克斯坦、阿根廷等海外项目及旬邑-宜君区块的开发井复产复注工作中取得较好的推广应用效果。近3年累计新增销售额1669万元，累计新增利润965万元。
1900110244 河南 TE321 应用技术工程和技术研究与试验发展

4 致密油气藏低漏失压力水平井固井工艺技术 - 摘要

天然气已成为国家经济与社会发展的重要清洁能源，由于“一带一路”、中原城市群战略实施、城镇化发展和大气污染治理强力推动，河南省天然气需求量和能源占比逐渐上涨，“十三五”后期经由榆济线向郑州华润、天然气分公司供气年均将超过30亿方。鄂尔多斯盆地是国内致密油气开发增储上产的主要阵地，资源储量丰富，是缓解天然气供需紧张、矛盾突出的重要资源支撑。固井作为油气井建井过程的关键环节，固井质量好坏直接影响到油气井能否顺利投产以及采收能力、寿命。但致密油气藏存在的井漏突出、水平井井型和压裂增产的工程现状和开发特点对固井质量提出严峻挑战和严格要求。“致密油气藏低漏失压力水平井固井工艺技术”是通过多年攻关和现场试验，逐步积累完善提升而形成的成套技术。良好的固井质量为提高油气开发效益奠定了井筒基础条件，显著推动了中国石化鄂尔多斯盆地45亿方产能建设。取得了如下研究成果： (1)攻克多项固井关键技术，丰富完善了固井技术理论体系：建立了一套适用于任意井斜、偏心环空条件下，两相非牛顿流体间顶替界面的数学模型，为提高顶替效率的固井设计提供了理论依据；定义了“极限偏心度”并推导计算模型，量化了具体工况下的套管偏心控制目标；模拟分析了在套压作用时的水泥环受力及形变规律，提出了水泥环的弹性、韧性等力学参数的改性目标；系统地构建了一种固井前地层承压能力动态测试的方法，方便快捷、测试结果准确，为防漏固井设计提供了数据基础。 (2)研发了多套性能优越、成本低的固井工作液：包括冲洗液、隔离液、低密度水泥浆、微膨胀防窜水泥浆和增弹增韧水泥浆。其中，在国内首次应用人工漂珠并开发了密度范围1.15-1.75g/cm³、多种强度等级、适温性强的低密度水泥浆，有效解决固井井漏，实现全井封固； (3)统筹压稳、防漏和提高顶替效率需要，建立了多目标固井优化设计方法；创新性提出了固井反挤作业精细控制方法，实现正注与反挤的精准对接及全井封固。 (4)研制或优选了关井阀、加长胶塞、滚轮扶正器等多种特殊固井附件，配套完善了双级固井、尾管固井和筛管顶替固井等工艺技术，满足防漏和储层保护需要，保证了长水平段固井安全施工和工程质量。围绕该项目研究，已授权发明专利3件，受理发明专利3件；发表论文15篇，其中EI检索1篇，被中文核心期刊收录8篇，会议论文1篇。通过技术查新对比，该技术整体处于国际先进水平。该技术自2013年始推广应用，已实现工业化，成熟度程度高，工程安全性强。累计完成1288口水平井应用，固井优良率为93.7％、合格率100％。在鄂尔多斯盆地应用1246口井，促进了致密砂岩气资源高效开发；服务于河南省首个页岩气项目-牟页1井固井，固井质量为压裂储层改造提供了优质井筒条件，对实现河南省能源结构调整和南华北页岩气勘探突破具有重要意义；成功应用于东海、南海等海上水平井固井市场，CX-A10H井首开东海油气田水平井尾管固井成功先例。2012-2018年累计创收5.1160亿元，新增利润5182万元，节约0.6937亿元。该项目所采用的研究思路和方法，所形成的基本原理和方法，对固井基础理论完善与发展具有显著推动作用，可为不同地区的低漏失压力井或水平井固井设计和施工提供参考借鉴。
1900110208 河南 TE355.6 应用技术天然原油和天然气开采

5 油井清洁压裂成胶剂的研制及工业化应用 - 摘要

该项目属于石油化学工程技术领域清洁压裂液研究方向。针对现有清洁压裂液存在的耐温性差(＜120℃)、生产成本高等制约其推广应用的关键问题，项目组开展分子设计及合成设计的创新性研究。经过多年的科技攻关，该项目在清洁压裂液的分子结构设计、制备技术、施工工艺等方面取得了系列成果，开发出的清洁压裂液耐温性高达140℃、单方成本仅为现有产品的二分之一，且施工方便，实现了低成本、高性能清洁压裂液的重大突破，解决了制约其推广应用的难题。主要创新点如下： 1.创制了含两种季铵盐阳离子双子表面活性剂的成胶剂，研发了耐高温的清洁压裂液，实现了清洁压裂液的规模化应用：建立了含两种季铵盐阳离子双子表面活性剂的成胶剂优化分子结构模型，探明了成胶剂结构对清洁压裂液性能的影响规律，研发了可用于高温油气层的清洁压裂液，优化了清洁压裂液配方及施工工艺，降低了压裂施工成本，实现了清洁压裂液的规模化应用，提升了油井产能。 2.开发了脂肪酰胺N，N-二甲基叔胺的制备新工艺：引入固体超强碱作为缩合反应的催化剂，得到了温和条件下脂肪酰胺N，N-二甲基叔胺优化合成及工业化生产技术，降低了生产成本，提高了反应产率，实现了催化剂的循环使用。 3.解决了合成季铵盐阳离子双子表面活性剂反应不完全的技术难题：针对合成季铵盐阳离子双子表面活性剂的反应特征，研发出了高效稳定的离子液体催化剂，形成了季铵盐阳离子双子表面活性剂优化合成及工业化生产技术，实现了季铵化过程的完全反应，降低了生产成本，提高了产品性能。该项目在关键技术领域申请国家发明专利7项、已获授权国家发明专利3项，发表学术论文5篇。2017年由河南省化学会组织专家进行了科技成果评价，专家一致认为该项目解决了现有清洁压裂液耐温性低的难题，提高了产品综合性能，在清洁压裂液制备方面有创新，居国内领先水平。项目成功进行了工业化生产，在山东滨州昱诚化工科技有限公司建成2000吨/年的生产线，产品已在大庆油田、中原油田等单位规模化应用，近三年共计新增销售额15.3119亿元，新增利润2.4268亿元。该项目技术的应用，有效提升了油井产能，降低了生产成本，对于缓解能源紧缺、促进行业技术进步以及保护油气层等方面具有重要意义。
1900110170 河南 TE357.13 应用技术天然原油和天然气开采

6 集群化录井技术 - 摘要

该项目属于石油勘探开发过程中的地质录井技术服务及勘查领域，2015年度中国石化集团公司基金项目《集群化录井平台研发》，项目编号JP15019。针对区域范围内多井同时施工的井工厂钻井模式，传统的录井每个井场需要安装一台录井仪，假设有10口井同时施工，传统录井需要10台仪器、30个仪器操作人员，而该成果只需要1台仪器、3至5名仪器操作人员就可以完成相同工作，建立了统一标准的录井协同作业模式，实现了作业方式的创新性改变。成果共授权实用新型专利5项、软件著作权3项，发表论文4篇；2项发明专利实审公开，受理1项发明专利、1项实用新型专利。主要创新成果如下： 1.研制开发了现场无线采集及智能组网技术，在此基础上开发了两种类型的无线智能传感器网络，实现了现场信息的全面感知、无线采集、智能组网及跨网数据交换共享； 2.行业内创新性研发了“集群化录井”服务平台，使一台综合录井仪不仅能够单井单机作业，更能在区域范围内同时录取十口井，实现了录井作业方式的根本性变革，开创了录井技术发展的一个方向； 3.开发了随钻区域标准化综合评价应用技术，在国内首次实现了录井现场由“单井评价”向“区域性标准化综合评价”的工作模式转变，现场分析评价时应用资料由点到面，由局部到区域，更全面、宏观、立体，大幅提升了解释结果的及时性、精确度和质量。技术经济指标：1)单点传输速率：250Kbps；2)无线传输距离：传输半径距离不小于10km；3)可以同时录取10口井；4)各参数检测精度:符合“SY/T 5190-2007石油综合录井仪技术条件”；5)降低综合生产成本50％以上。自2016年开始，先后在中原内部1口井、川渝地区46口井、文23储气库32口井、新疆西北局11口井进行了现场推广应用，累计创产值3873多万元，同时节约了大量无效工期和投入。经过三年的重复平行生产应用，大量具有重复性的精准良好结果均证明，系统的各项功能都得到了验证和完善，实验结果显示出了高度的稳定性和重复性，数据精准良好，查新及中国石化集团公司鉴定结果表明，项目具有新颖性，整体达到国内领先水平。该项目创新性地建立了集群化录井工作模式，开创了行业发展的一个方向，实现了模式创新和技术创新的完美结合，推动行业科技进步作用明显，有效提升了核心服务能力，创效能力比传统录井增加了数倍，同时可以大幅降低生产成本和作业风险，具有良好的推广应用前景。
1900110109 河南 TE142 应用技术与石油和天然气开采有关的服务活动

7 枯竭气藏储气库注采井口及管柱一体化安全控制技术 - 摘要

天然气作为能源珍宝，如何储存，高效利用，成为了高速发展的中国多年来持续研究不断探索的课题。而地下储气库是将天然气田采出的气体，重新注入地下构造中所形成的的人工气田或气藏。其中以枯竭气藏型地下储气库为主要设计气库。已建成的文96储气库为中石化第一座地下储气库，已投产运行7年。在建的文23储气库作为国家十三五重点建设工程，中国中东部最大储气库，中石化天然气保供的“一号工程”，承担着华北地区五省二市天然气调峰应急、市场保供任务，冬季最高日调峰量4000万立方米，相当于全国最高日用气量的二十分之一，更是肩负着国家战略储备的重要作用。它的安全运行直接关系着周边环境及居民的安全问题。而井口和井筒作为储气库安全生产的第一道屏障，如何做到本质安全，对储气库安全生产、可靠运行具有着重要的作用和意义。该项目围绕井口和管柱安全控制的高标准要求，进行了井口和管柱结构设计、安全控制系统设计、投产作业以及配套生产维护技术研究，形成注采井口及管柱一体化安全控制技术，有效指导了文96储气库和文23储气库注采工程建设，确保了储气库长期安全有效运行。主要科技创新如下： 1、针对储气库完井作业易漏易喷的井控问题，形成了注采井投产全过程带压作业安全投产技术，首次解决了国内外储气库井必须压井起下长井段射孔枪及带井下安全阀的完井管柱的难题，实现了枯竭气藏改建储气库的低压储层保护和投产作业井控安全。 2、针对储气库注采转换频繁、交变应力易导致渗漏的问题，创新提出了采气树/油管四通/套管头关键部位双向全金属气密封结构，形成了井口-管柱-环空三位一体的安全密封设计技术；创新设计了井口“失电不关井”控制逻辑，既保证了安全，又增加了储气库井开井时效，并实现了遇到异常情况时井口就地、远程及应急联锁关断。“失电不关井”设计在国内为首例。 3、针对储气库长期生产运行过程中管柱修管、井筒结盐等问题，创新形成了管柱长期服役安全维护及清防盐技术，明确了储气库结盐机理，解决了不动完井管柱维护作业的难题，保障了储气库长期安全可靠运行。共授权发明专利2项，授权实用新型专利3项，发表核心期刊论文2篇。该一体化安全控制技术在文96储气库14口注采井成功应用，已安全平稳运行7年多，各项性能、技术指标、注采能力均达到储气库设计要求。文23储气库一期工程已完成66口井的投产施工任务，投产作业过程中未发生一起井喷、井漏、人员伤亡等安全事故，工艺成功率100％。该成果的成功应用，对储气库的安全高效运行提供有力的技术保障，对周边以及国家财产的安全起到至关重要的作用，为国内同类储气库建设提供了宝贵经验，特别是为下步中原储气库群的建设提供了很好的技术储备，该项目具有良好的推广应用前景，具有显著的经济效益和社会效益。
1900110107 河南 TE972.2 应用技术矿山、冶金、建筑专用设备制造

8 严重损坏油气井高效修复技术 - 摘要

能源是国民经济的命脉，中国油气资源对外依存度达70％，远高于国际公认的50％警戒线，推动国内油气资源高效开发、保障国家能源安全的形势急迫。油气井是油田除油气资源以外的最大资产，是开采地下油气资源的唯一流动通道。油气井严重损坏的主要形式包括套管被地层应力挤压后缩径变形、腐蚀导致套管强度降低后缩径变形、油管/工具管串在套管内卡死形成井下落物等。特别是中国东部老油田普遍开发超过40年，长期开发导致的井筒老化、损坏现象尤其严重。以中原油田为例，损坏油气井占总井数的38.5％，大多数井无法生产。若钻更新井，单井成本在1000万以上，难以获得良好的经济效益。采用常规的修复措施，由于技术单一落后、成功率低、成本高，自动化程度低，使这些严重损坏的油气井因无法高效修复而报废，直接导致油田产量减少。因此，突破并掌握该类严重损坏油气井的高效修复技术是老油田生存和发展亟待解决的重大课题，也是石油行业公认的技术难题。经过多年的攻关，研究形成了严重损坏油气井高效修复技术，实现年平均修复100余井次的工业化应用，有力的推动了国内油气资源高效开发，保障了国家能源战略安全。主要创新点： 1、创新形成了堵塞井筒高效磨铣打通道技术。创新形成了复合低熔点钎焊新技术，熔点比常规铜基钎料熔点低了近200℃；发明了磨鞋工装及制造工艺，一次加工合格率由74％提高至93％；研发了新型磨铣工具，工具寿命达到国外同等水平；形成了一套高效的磨铣工艺，实现了现场规模化应用，磨铣效率提高了116％，修复成功率97％，单井施工成本降低21.7万元。 2、创新形成了井下落物快速打捞技术。创新提出了一种利用振动能量改变卡点受力状态的解卡技术方法；创新研发的液压振动下击器，下击频率85-100次/分，下击载荷60-80吨；创新研发的高频次振动解卡器，冲击频率15-20次/秒，冲击载荷35吨；发明了一种氧化锆陶瓷，120℃下摩擦系数0.16、洛氏硬度13，确保了振动解卡工具使用寿命；国内首创了“振动+震击”复合解卡技术，解卡成功率由40％提高至80％。该技术突破了小修设备(提升负荷小于60吨)解卡的技术瓶颈，单井节省施工成本43％。 3、创新形成了严重变形套管整形修复技术。研发了系列整形器工具，满足钢级P110、壁厚10.54mm的严重变形套管整形修复；研究设计了冲击整形管柱，缩径变形套管的整形修复成功率由55％提高至83％；首次提出了套变井套管可修复界限的判定方法，实现整形施工标准化。 4、创新研发了自动化修井装置，作业效率提升50％，降低了施工安全风险。首次利用磁阻开关调速电动机驱动技术，研发了新型的双动力修井设备，作业成本减少65％。创新研发了油气井外排管线放喷装置、内防喷工具及井口拆装辅助工具，提升作业施工安全性。
1900110100 河南 TE935 应用技术矿山、冶金、建筑专用设备制造

9 中原百亿库容储气库钻完井技术工业化应用 - 摘要

中原文23储气库是国家大型能源项目新疆煤制气外输管道配套工程之一，也是国内库容最大的储气库。开展以文23储气库为依托的储气库建设钻井关键技术研究，形成一套适合枯竭砂岩气田改建储气库的钻完井技术规范，可为文23储气库和国家后续储气库建设提供样板及技术支撑。 1、主要技术内容： (1)研究枯竭气藏低压力系统地层压力分布，综合应用气田钻完井资料及油气生产情况，绘制孔隙压力及破裂压力云图，建立精细压力横向分布平面及纵向分布剖面。 (2)通过分子结构设计、合成工艺优化，研制出微泡钻井液用阴离子型黏弹性表面活性剂、泡沫增强剂，并配合其它处理剂，兼顾体系稳定性、流变性及滤失量，形成密度0.60～1.0g/cm³可调的防漏型微泡钻井液体系。 (3)模拟井下实际工况，针对高矿化度条件下H₂和CO₂共存，建立套管腐蚀图版，优选抗腐蚀性能优异的套管，并在此基础上形成配套的套管气密封检测技术。 (4)研发出复合增韧材料ZRJ，通过与其它材料级配形成低渗增韧耐腐蚀水泥浆体系，经室内评价该体系形成的水泥环在35MPa压力下循环加载100次，密封完整性保持完好。 2、专利及授权情况：申请专利16件，其中已授权发明专利4件，授权实用新型专利4件。 3、技术经济指标： (1)推荐出储气库储层超级13Cr套管材质及TPG2/BGT2套管气密封螺纹，编制了《油套管气密封检测操作规程》； (2)形成了抗温120℃，密度0.60～1.0 g/cm³可调微泡钻井液； (3)水泥石弹性模量降低43％，常温常压抗压强度17MPa以上，抗折强度增加118％，渗透率≤0.0216mD； (4)编制了《枯竭砂岩气田改建储气库钻完井技术规范》。 4、应用推广及效益情况： 2016年以来，相关技术在中原文23储气库应用66口井，钻进过程中漏失发生率仅为13.6％，目的层段固井优良率达91.5％，新增销售额1.95亿元，创造直接和间接经济效益0.91亿元，取得了良好的经济和社会效益。
1900110099 河南 TE972 应用技术矿山、冶金、建筑专用设备制造

10 石油钻机飞轮储能调峰混合动力关键技术及应用 - 摘要

1.技术开发背景：钻机是石油勘探开发的大型关键装备，中国约有石油钻机2500台，年消耗柴油150万吨以上，节能减排空间巨大。钻机混合动力、先进储能调峰运行新技术能够显著提升钻机应对复杂井况的能力，是解决变工况冲击负荷损害设备、动力过冗余、传动效率低以及卡钻解除能力弱等难题的关键支撑技术。 2010-2015年，中原石油工程公司联合清华大学开展《机械钻机负载调峰装置研制》研究，并承担中石化集团科技项目《大容量飞轮储能钻机动力调峰装置研制》。2014-2016年，承担国家科技支撑计划课题《大型机械能-电能转换回收利用关键技术研究及示范》。通过下钻势能回收、飞轮储能、柴油发动机/调峰电机混合动力创新发明，实现“移谷补峰”、发动机工况平稳、传动无级调速以及减配动力容量、研制出复杂井况应对能力更强的长寿命低能耗钻机，完成钻井工程应用并推广。 2.主要研究内容： 2.1大容量飞轮储能系统技术针对已有飞轮储能系统功率、能量、频繁充放电能力以及野外环境适应性不足的问题，发明了高承载力永磁轴承、大储能量变截面合金钢飞轮以及永磁卸载混合支承的双飞轮轴系，突破了MW级高效永磁电动发电机充放电控制技术，研制出了中国首套总储能60MJ、功率1000kW的高效飞轮储能系统，在调峰混合动力钻机的钻井应用中，稳定可靠高效运行，调峰效果显著。 2.2石油钻机动力传动系统能效检测技术针对钻井复杂工况能效特性数据匮乏的问题，提出了一种动力传动全系统的能效检测方案和算法，研制成功混合动力钻机运行38参数检测硬件和软件系统。通过多井钻井试验，发现了石油钻机功率时变、能量输运规律，检测数据为动力配置及运行优化、能效评价提供了重要依据。 2.3势能回收发电技术针对大量下钻势能无法回收利用问题，提出了绞车齿轮增速异步电机、整流发电控制新方案，研制出了效率高于90％的300kW能量回收发电系统，该系统与传统机械刹车系统协同运行，实现了势能回收利用。 2.4储能调峰混合动力传动控制技术针对钻机传动链长、动力过冗余、柔性不足和复杂工况冲击负载损害设备的突出问题，发明了以直流微电网为能量枢纽的混合动力传动新系统；提出了势能回收储存、调峰及混合动力管理策略；提出了混合动力传动系统的模糊控制算法。形成了调峰、电机与燃油/燃气发动机混合传动新技术。 2.5储能调峰混合动力钻机研制及应用基于飞轮储能调峰混合动力关键技术和机械钻机平台，增配调峰电机、势能回收发电装置、飞轮储能装置、混合动力司钻电控系统，研制出了混合动力传动新型钻机，通过了模拟钻井以及多口井钻井工程应用，实现了安全可靠、低能耗运行，有效延长了动力设备寿命。卫453井等10口钻井工程应用证明了飞轮储能、调峰混合动力柔性动力运用技术的先进性。对比试验表明，适应复杂井况能力更强的混合动力运行模式与传统的机械传动模式耗油节省13-17％。 3.专利论文及科技成果鉴定：申请发明专利12项，授权7项；获得实用新型5项；科技成果鉴定2项；发表论文16篇。 4.主要经济技术指标：大容量飞轮储能系统充放电效率高于86％；势能回收发电系统效率高于90％；钻机混合动力运行能源成本节省高于10％。 5.应用推广及效益：应用于中原油田10口钻井工程以及新型钻机装备，实现了产值2.23亿元。近3年，创新钻井工程技术服务和钻机装备共新增经济效益7460万元。在石油钻井行业全面推广，可实现每年节油10万吨(约减排30万吨CO₂)。大容量飞轮储能、混合动力技术可拓展应用于轨道交通、高铁、港口机械以及电网储能领域，具有广阔的应用前景。
1900110098 河南 TE922 应用技术矿山、冶金、建筑专用设备制造

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