付安慶 中國石油集團(tuán)工程材料研究院有限公司,腐蝕與防護(hù)研究所所長,教授級高級工程師。博士研究生學(xué)歷, 畢業(yè)于加拿大卡爾加里大學(xué)。
主要事跡
付安慶同志依托國家、集團(tuán)和油氣田科研項(xiàng)目,以“油氣田現(xiàn)場工程難題”為導(dǎo)向,開展新理論、新方法、新技術(shù)、新產(chǎn)品研究。為踐行習(xí)總書記“把論文寫在祖國大地上”的號召,除做好實(shí)驗(yàn)室研究外,先后深入塔里木、長慶、新疆等油氣田現(xiàn)場工作超800 天,解決油氣田工程中的腐蝕防護(hù)難題。
1、自研了世界上首套集環(huán)境、載荷、結(jié)構(gòu)于一體的全尺寸石油管高溫高壓應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),建立了油氣井管柱“小尺寸篩選-全尺寸適用性評價-現(xiàn)場試驗(yàn)段驗(yàn)證”的多尺度腐蝕評價技術(shù)體系,有力保障了塔里木、長慶、大慶等重點(diǎn)油氣田安全開發(fā)和生產(chǎn)。1)實(shí)驗(yàn)裝備及方法:該裝置實(shí)現(xiàn)了100MPa內(nèi)壓、1000t載荷、200℃高溫、油/氣/水多相介質(zhì)的多參量模擬,突破了全尺寸管柱在復(fù)雜載荷下腐蝕和密封耦合作用瓶頸,對塔里木高溫高壓井、長慶和大慶CO2驅(qū)井、西南高含硫氣井開展了系統(tǒng)研究。2)理論機(jī)理研究:認(rèn)識了油氣管柱在“化學(xué)場、力學(xué)場、溫度場、時域場”多場耦合環(huán)境中的腐蝕及開裂機(jī)制,揭示了油氣井全生命周期環(huán)境的13Cr馬氏體不銹鋼管柱點(diǎn)蝕發(fā)展過程“遺傳效應(yīng)”;揭示了馬氏體多尺度界面失穩(wěn)對13Cr管柱應(yīng)力腐蝕開裂誘發(fā)的影響機(jī)制。3)油氣田工程應(yīng)用:建立了以“高溫緩蝕劑”、“13Cr不銹鋼”、“甲酸鹽環(huán)空液”為核心的一體化腐蝕防控體系,2015年起相關(guān)技術(shù)在塔里木高溫高壓氣井推廣應(yīng)用110余口井,最長服役6年,氣井完整性由原來的50%提高到79%,高于墨西哥灣井完整性55%的世界先進(jìn)水平,有效避免了管柱應(yīng)力腐蝕斷裂事故,有效保障了油氣安全生產(chǎn)。該成果得到了歐盟科學(xué)院院士 Y. Frank Cheng 高度評價:“…it is one of the most advanced testing facilities enabling downhole corrosion research…the results filling the gap regarding lab-testing…it can test tubing corrosion under synergistic effects that are not really reproduced by conventional methods…”。
2、帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)立足“腐蝕機(jī)理研究”,重點(diǎn)開展“腐蝕防護(hù)技術(shù)”攻關(guān),建立了油氣田“緩蝕劑”、“復(fù)合管”、“涂鍍層”防腐技術(shù)產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊(duì)。1)緩蝕劑:開發(fā)了抗 H2S、CO2、O2等緩蝕劑產(chǎn)品,創(chuàng)新提出了“多分子層多吸附中心緩蝕模型”,攻克了180℃ 超深高溫高壓氣井酸化緩蝕劑產(chǎn)品,突破了國外超高溫氣井酸化作業(yè)“禁區(qū)”,性能優(yōu)于美國Bake Hughes同類產(chǎn)品,地面集輸系統(tǒng)緩蝕劑產(chǎn)品在塔里木推廣應(yīng)用后管道穿孔率由 2016年0.0288次/(km•年)降低至2020年0.0078次/(km•年),達(dá)到歷史最低水平。2)復(fù)合管:開發(fā)了冶金無縫雙金屬復(fù)合管,創(chuàng)新了基于徑向力約束的爆炸復(fù)合工藝,實(shí)現(xiàn)了模塊化復(fù)合管坯制備,制定了基于梯度界面元素互擴(kuò)散熱處理工藝,界面結(jié)合強(qiáng)度高達(dá)652MPa,為國內(nèi)外文獻(xiàn)報道最高,利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)理論,實(shí)現(xiàn)了復(fù)合管耐蝕與力學(xué)性能的兼顧,利用逆向材料設(shè)計思想,指導(dǎo)冶金雙金屬復(fù)合管設(shè)計制造,復(fù)合管及彎管在長慶和西南油氣田進(jìn)行示范應(yīng)用。3)涂層:基于“分子鏈節(jié)枝改性”和“網(wǎng)絡(luò)互穿”技術(shù),開發(fā)了高性能無溶劑(環(huán)保)常溫固化(節(jié)能)防腐涂料,攻克了常溫固化型環(huán)氧涂料耐溫<100℃、高含H2S/CO2環(huán)境下服役壽命短的技術(shù)短板,性能優(yōu)于國內(nèi)同類高溫固化型產(chǎn)品,在長慶油田“6.4km管道+6000m管柱+2座5000m3儲罐”進(jìn)行了示范應(yīng)用。
3、負(fù)責(zé)中國工程院重大咨詢項(xiàng)目《我國腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究》專題:石油天然氣行業(yè)腐蝕與防護(hù)調(diào)查研究,建立了石油天然氣工業(yè)全生命周期腐蝕成本評估方法。該項(xiàng)目針對我國五大工業(yè)領(lǐng)域30多個行業(yè)進(jìn)行了腐蝕成本和防護(hù)策略調(diào)查研究。負(fù)責(zé)完成了我國油氣田/儲運(yùn)管道/煉化裝置的腐蝕現(xiàn)狀、防護(hù)技術(shù)、腐蝕成本等調(diào)查研究,基于油氣生產(chǎn)和運(yùn)輸全生命周期服役環(huán)境,并結(jié)合數(shù)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)理論獲得了我國石油天然氣工業(yè)的腐蝕成本,項(xiàng)目成果之一《石油天然氣工業(yè)管道及裝置腐蝕與控制》已于2017年由科學(xué)出版社出版。作為負(fù)責(zé)人獲得了中國工程院環(huán)境與輕紡工程學(xué)部頒發(fā)的“突出貢獻(xiàn)獎”,以表彰為該項(xiàng)目做出的重要貢獻(xiàn)。
4、牽頭組建石油天然氣行業(yè)腐蝕與防護(hù)平臺,積極參加國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流與合作。組織成立了“中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會油氣田及管道腐蝕與安全專業(yè)委員會”和“NACE International新疆分會”,獲“陜西省油氣田腐蝕與安全創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”和“中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會優(yōu)秀科技團(tuán)隊(duì)”。先后參加 NACE、EUROCORR、IPC、TEC 等國際會議并做學(xué)術(shù)報告,積極拓展與俄氣研究院、俄亥俄大學(xué)、英國焊接研究所、韓氣研究院、日本 JFE、阿根廷Tenaris等交流合作,聯(lián)合中國石油學(xué)會和腐蝕與防護(hù)學(xué)會等舉辦腐蝕防護(hù)技術(shù)交流會。主持國家自然科學(xué)基金 2 項(xiàng)和陜西省杰青項(xiàng)目1項(xiàng),獲省部級科技獎勵 7 項(xiàng),行業(yè)學(xué)會科技獎勵 5 項(xiàng),發(fā)表論文30余篇,授權(quán)專利25件。榮獲“全國百名科學(xué)家和百名基層科技工作者”、“全國石油和化工行業(yè)優(yōu)秀科技工作者”、“中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會杰出青年學(xué)術(shù)成就獎”、“孫越崎青年科技獎”、“中石油杰出青年創(chuàng)新人才”、“陜西省科技新星”、“陜西省優(yōu)秀共產(chǎn)黨員”、“中國工程院環(huán)境與輕紡學(xué)部重要貢獻(xiàn)獎”、“中石油第十屆優(yōu)秀青年”、“中石油青年科技英才”等。作為“雙百”代表在人民大會堂參加2018年中國兩院院士大會和“雙百”座談會,聆聽習(xí)近平總書記的重要講話,中國石油報專題報道“這場高規(guī)格科技盛會上,兩位‘80后’石油代表說出了科技人員哪些心聲”;2018年,參加中組部和中國科協(xié)在中國延安干部學(xué)院組織的“青年科技領(lǐng)軍人才國情研修班”;2018年,中國科技日報專訪報道“他踏遍大漠黃沙,只為西部輸油管道不腐”;2019年,人民日報專訪報道“我們必須靠自己-幾位科技工作者的科研之路”。
感人故事
一、牢記使命,“把論文寫在祖國大地上”
油氣田井下管柱和地面管道被譽(yù)為油氣生產(chǎn)和輸運(yùn)的“生命線”。付安慶所從事的腐蝕與防護(hù),類似于人體的腸胃醫(yī)生,他們是油氣“生命線”的保衛(wèi)者。在油氣田開發(fā)中,雖然它是一個非常“小”的輔助專業(yè),卻與生產(chǎn)安全密切相關(guān),不容有失。隨著我國油氣勘探開發(fā)向“深、低、海、非”發(fā)展,石油管及裝備的服役環(huán)境更加復(fù)雜苛刻,腐蝕導(dǎo)致的“跑、冒、滴、漏”頻發(fā)。因他自己畢業(yè)于非石油院校,在剛參加工作時,對石油相關(guān)的專業(yè)知識了解甚少,對油田現(xiàn)場完全是一個新人,而他所從事的科研工作恰恰是面向石油管材及裝備的“工程技術(shù)研究”,不同于基礎(chǔ)理論研究。作為中石油直屬科研院所的一名科技工作者,必須以“解決油氣田現(xiàn)場難題”為第一目標(biāo),理論研究是基礎(chǔ),最重要的是提出“經(jīng)濟(jì)上、安全上、技術(shù)上、工藝上”可行的防腐技術(shù)。盡管自己是一個“海歸博士”,但也必須躬體力行,深入到油田現(xiàn)場一線去和師傅學(xué)習(xí)油氣工藝流程和處理工藝,為了保證實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果能夠指導(dǎo)現(xiàn)場和解決工程實(shí)際問題,他曾先后在塔里木油田、西北油田、新疆油田、長慶油田等西部地區(qū)油田現(xiàn)場工作累計超過800天,也曾徒步沙漠戈壁數(shù)百公里測管道腐蝕、爬上充滿原油污染的鉆井臺檢測油管腐蝕失效、高溫沙漠腹地進(jìn)行油管腐蝕檢測和取樣、鉆進(jìn)充滿油泥的壓力容器和儲罐進(jìn)行內(nèi)涂層檢測和施工。正如習(xí)總書記所說的,廣大科技工作者要把論文寫在祖國的大地上,把科研成果應(yīng)用在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的偉大事業(yè)中。在過去10年工作中,先后多次解決了塔里木、長慶、大慶、西南、西北油田等我國重點(diǎn)油氣田的現(xiàn)場腐蝕技術(shù)難題,覺得把自己所學(xué)應(yīng)用于實(shí)際,實(shí)現(xiàn)了自己所學(xué)的價值,同時也獲得了解決現(xiàn)場技術(shù)問題帶來的成就感和認(rèn)同感,正如他一直以來特別喜歡的一句名言“Even the best research is of little use unless it moves out of the laboratory and into the market place”。
二、風(fēng)雨兼程,油氣田防腐產(chǎn)品研發(fā)之路
圍繞石油天然氣工業(yè)腐蝕防護(hù)需求,建立了油氣田“緩蝕劑”、“復(fù)合管”、“涂層”防腐技術(shù)產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊(duì)。在緩蝕劑方面,現(xiàn)場推廣應(yīng)用并非一帆風(fēng)順,初期部分產(chǎn)品在油氣管道加注過程中出現(xiàn)因凝點(diǎn)問題導(dǎo)致冬季堵管、緩蝕劑長時間存放出現(xiàn)沉淀、產(chǎn)品中試放大生產(chǎn)性能與實(shí)驗(yàn)室不一致等問題,可以說每一個問題的出現(xiàn),都是一個系統(tǒng)工程,為了解決這些問題,需要跑每一個油田現(xiàn)場,研究每一個管道流程、與每一個技術(shù)操作人員交流甚至開展專業(yè)技術(shù)培訓(xùn),在2017年到2020年期間,他團(tuán)隊(duì)成員每年在油田現(xiàn)場工作平均150天以上,最多的一年高達(dá)273天,沙漠戈壁夏季酷熱冬季極寒,且常年風(fēng)沙飛舞,一天跑下來可以說眼中的沙、頭發(fā)中的沙、衣服中的沙、鞋子里的沙,甚至手機(jī)和照相機(jī)鏡頭中都有沙。在“雙金屬冶金復(fù)合管”和“無溶劑常溫固化涂層”方面,成功開發(fā)了雙金屬冶金復(fù)合無縫管和無溶劑常溫固化環(huán)氧涂層產(chǎn)品,突破了諸多的技術(shù)瓶頸,如復(fù)合管的高界面結(jié)合強(qiáng)度、彎管成型技術(shù)、焊接技術(shù),涂層的高耐CO2腐蝕性能、雙組份噴涂工藝、涂層管的接頭連接等。他們復(fù)合管團(tuán)隊(duì)的年輕博士幾乎跑遍了國內(nèi)大大小小的鋼廠,為了摸索更好的軋制及熱處理工藝,每批次制管生產(chǎn)就是三天三夜連軸轉(zhuǎn),幾人倒班跟蹤,確保產(chǎn)品質(zhì)量。涂層團(tuán)隊(duì)為了調(diào)配涂層配方,在小鋼片上開展了數(shù)萬次涂覆,幾乎每件工作服和自己的衣服都染上了油漆料。以上兩個產(chǎn)品在長慶油田的管道和儲罐得到示范應(yīng)用。
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