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科技创新平台以石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室(以下简称国家重点实验室)为主体,开展应用基础、超前储备研究和技术攻关,目标是建设原始创新能力强、成果转化效率高的科学研究平台。

国家重点实验室于2015年经国家科技部批准建设,与中国石油集团石油管工程重点实验室和陕西省石油管材及装备材料服役行为与结构安全重点实验室两个省部级重点实验室并行运行。主攻方向是石油管材及装备材料服役行为与结构安全科学基础研究和应用基础研究,重点开展石油管材及装备的力学行为、环境行为、材料的成分/组织/性能/工艺的相关性、失效控制与预测预防、安全评价与完整性等领域的研究。

国家重点实验室以提升国家石油管材及装备科技支撑能力为目标,发展石油管材及装备的应用关键技术,建立失效控制理论,形成石油管材及装备材料服役行为与结构安全核心技术体系和标准体系,确保石油管材及装备服役安全。

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石油管工程学科体系

一、研究方向及内容

国家重点实验室设置了四个研究方向,包括输送管与管线安全评价研究、油井管与管柱失效预防研究、石油管材及装备腐蚀与防护技术研究、先进材料及应用技术研究。研究内容分别由以下六个研究所承担。

(1)输送管与管线研究所

(2)安全评价与完整性研究所

(3)油井管与管柱研究所

(4)腐蚀与防护研究所

(5)炼化装备与材料研究所

(6)非金属与复合材料研究所

二、人才队伍

国家重点实验室学术委员会主任为中国工程院院士黄维和教授,副主任分别为中国工程院院士李鹤林教授和中国科学院院士高德利教授。实验室主任为冯耀荣教授。

国家重点实验室现有人员94人,其中有中国工程院院士1人,双聘院士2人,获省部级以上人才及荣誉称号26人。研究人员中,博士41人,占43.6%;正高级职称18人,占19.1%;副高级以上人员43人,占45.7%,具有一支专业配套齐全、人才梯次合理的创新团队。

三、试验装备

实验室目前拥有重要、关键性试验仪器和装备30台(套),其中可进行全尺寸模拟试验研究的标志性设备和装备有10台(套),包括复合加载试验机、旋转弯曲疲劳试验机、腐蚀拉伸疲劳试验机、大能量摆锤冲击试验机、轴向压缩-弯曲复合大变形试验机、实体膨胀管实物评价试验机、石油管扭矩试验机、钢管实物水压试验机、化学合成自动反应量热仪及红外分析系统以及管道全尺寸气体爆破试验场。

针对高压大口径长输管道、油井管与管柱、炼化装置与设备等石油管材及装备,实现了从微观组织到全尺寸实物模拟试验的全覆盖,基本形成了一套完整的性能评价和寿命预测与评估试验体系,整体试验研究能力达到国际先进水平。

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四、主要成果及发挥的作用

近五年来,承担国家、中国石油集团公司、陕西省纵向课题60余项;获得省部级及以上科技奖励61项,其中国家科技进步一等奖1项,省部级特等奖及一等奖14项,二等奖23项;出版专著9部,发表核心期刊及知名国际会议论文200余篇,其中SCI/EI收录100余篇;授权发明专利164件;制修订标准48项,其中国家标准10项,行业标准38项。

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实验室围绕油气田开发、管道储运、炼油化工等开展科技攻关,在五个方面形成的重要创新成果,为我国石油管材及装备服役安全研究领域的技术进步发挥了重要作用。

(1)联合油气田和冶金制管企业,推动油井管全面国产化

形成了油井管应用技术和标准体系,促进了国产化率和质量技术水平持续提高,油井管从完全依赖进口发展到接近全面国产化(98.7%),大幅降低了采购成本。

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API油井管已经100%实现国产化

(2)突破特殊油气田开发管柱设计和选材技术难题,支撑油气田安全、高效开发

塔里木“高温高压气井”——建立了油套管柱完整性评价方法,联合开发了13Cr油管,推动塔里木油田油套管国产化率达到99%以上;

长庆“三低气田”——建立了经济型管材选用技术方案,联合开发并应用了经济型特殊螺纹接头,助力长庆油气田低成本开发;

新疆“稠油热采”——形成了热采井套管柱设计与选材行业标准体系,联合开发并应用了80SH、90SH新产品,为降低稠油热采的套损率和治理费用找到了新途径;

西南“页岩气”——初步形成了套管柱设计系数及试验评价方法,为页岩气有效安全开发提供了技术支持。

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(3)解决高强度管线钢管应用关键技术,并推动国产化

积极推动我国天然气长输管道持续提高输送压力和管线钢强度级别,西二线采用X80钢级和1219mm管径较原方案(X70钢级双线)节省130亿元;

推动和实施了X70、X80焊管国产化,并带动了国内管线钢、焊管制造技术和装备的整体技术进步,X80焊管由国产替代进口仅在西二线干线就节约91.9亿元;

提出螺旋管与直缝管联合使用的技术路线,保障了高性能焊管大规模国产化,并带动了一批冶金和焊管企业发展;

提出油气管道失效控制的思路和程序,保障西一线、西二线等国家重点工程的运行安全。

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(4)突破油气田开发、油气储运和炼油化工中的腐蚀防护瓶颈技术,保障安全,减少损失

油气田开发:首创建立了全尺寸油套管柱应力腐蚀评价技术,为塔里木“三高”气井和大庆“注CO2”气井安全高效开发提供了技术支撑;

油气储运:提出了长输管道存续试压水腐蚀评价方法及环境识别,为中哈原油管道试压规范化提供了依据;

炼油化工:开发了炼化换热器管束腐蚀预测及检测系统,延长换热器服役寿命30%以上。

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(5)开展超前研究,推动新型石油管材料与产品的研发和应用

开发新型非金属管、复合材料增强管线钢管、膨胀管、铝合金钻杆等,满足苛刻工况下的安全环保生产和低成本需求;

协助炼化企业开发聚烯烃新产品,为炼化业务发展找到新途径;

满足高腐蚀、海洋等管道建设,并进一步降低建设成本。

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复合材料管寿命预测技术

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五、对外合作

(1)构建国内外合作研究平台

中国管线研究组织(CPRO)

中国油气井管柱技术联盟(COSTA)

全国油气田及管道腐蚀与安全专业委员会

国际管道焊接研究中心

(2)与著名高校、研究机构、油气田、管道公司、石油管材及装备生产制造企业等,开展多方合作

国内合作:油气田公司、钻探公司、管道公司、石油管材及装备制造企业、科研院所以及高校

国际合作:美国、加拿大、意大利、日本、俄罗斯等十余个国家的二十多个企业和科研机构

(3)积极开展对外学术技术交流

每年派出50多人次参加国际大型学术会议并作学术报告

每年与API联合召开石油管及装备材料国际学术会议,已成为石油行业的品牌国际会议

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六、联系方式

国家重点实验室 主任:冯耀荣

常务副主任:马秋荣  电话:029-81887899  邮箱:qiurongma@cnpc.com.cn

输送管与管线研究所:

所长:池强  电话:029-81887675  邮箱:chiq@cnpc.com.cn

副所长:陈宏远  电话:029-81887714  邮箱:chenhongyuan@cnpc.com.cn

安全评价与完整性研究所:

所长:罗金恒  电话:029-81887989  邮箱:luojh@cnpc.com.cn

副所长:马卫锋  电话:029-81887657  邮箱:mawf@cnpc.com.cn

油井管与管柱研究所:

所长:韩礼红  电话:029-81887660  邮箱:hanlihong@cnpc.com.cn

副所长:冯春  电话:029-81887663  邮箱:fengchun003@cnpc.com.cn

腐蚀与防护研究所:

所长:尹成先  电话:029-81887828  邮箱:yincx@cnpc.com.cn

副所长:付安庆  电话:029-81887902  邮箱:fuanqing@cnpc.com.cn

炼化装备与材料研究所:

所长:尹成先  电话:029-81887828  邮箱:yincx@cnpc.com.cn

副所长:付安庆  电话:029-81887902  邮箱:fuanqing@cnpc.com.cn

非金属与复合材料研究所:

所长:戚东涛  电话:029-81887976  邮箱:qidt@cnpc.com.cn

副所长:李厚补  电话:029-81887680  邮箱:lihoubu@cnpc.com.cn

西部研究所:

所长:罗金恒  电话:029-81887989 0996-2117659  邮箱:luojh@cnpc.com.cn

副所长:王鹏  电话:029-81887665 0996-2117659  邮箱:wangpeng008@cnpc.com.cn