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| 用智能化武装油田每一口井 |
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杨清海在中美能源与水联盟年度会议上作报告。
杨清海在井下工具室做试验。
杨清海在井下发电室做试验。
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□ 马丽亚 徐斌 黄家旋 张绍按
由中国石油勘探开发研究院挂职干部杨清海为项目长的《注水井井下发电技术研究与应用》开题设计，经过专家组认真研判，认为井下发电技术瞄准注水井迫切需要持续、稳定、可靠井下供电系统的现实需求，将前期研发的磁悬浮涡轮发电技术与分层配水器紧密结合，有望实现“井下发电从0到1的突破”及其工程应用，填补国内外空白。专家组一致批准了这个开题立项。
立项的成功，让来到吉林油田挂职仅四个多月的杨清海倍受鼓舞。这位控制理论与控制工程专业的博士，在广袤的松嫩平原栉风沐雨，战暑斗寒，致力于油气井智能化建设，用默默奉献诠释着石油科学家的精神内涵。
一场争论 完善智能化方案
5月11日，杨清海到吉林油田任油气工程研究院副院长，开始了为期两年的挂职锻炼。令杨清海没有想到的是，挂职后的第一个科研项目引起了一场事关油田发展的争论。
争论源自杨清海组织设计的《吉林油田智能高效注采关键技术研究与应用》项目。这是吉林油田第一个专门针对智能注采的科研项目，油田公司十分重视。在项目内容设计中，杨清海带领团队打破传统科研立项“以课题为核心”的模式，从项目层面开展设计，提出数据感知、数据传输、关键装备、数据融合的设计思路。从技术层面构建智能化闭环生产系统，实现实时数据采集和智能决策控制。在开题讨论汇报时，杨清海阐述了智能化建设对油田公司长远发展的必要性。然而，油田业务主管部门却认为，智能化投入大，产出不明确，解决不了燃眉之急，建议在有限的资金中布局非智能化相关内容，解决各采油厂的生产难题。
此时，杨清海知道自己面临的是如何处理技术研发与油田需求两者之间关系的难题。在勘探院，可以单纯从技术上推进智能化技术研发；而在油田公司，就必须要同时考虑成本、周期、效益等问题。对于不同意见，杨清海明白这不是对错之争，而是为了油田的发展站在不同的角度看待问题。经过讨论、争论，杨清海积极改善方案，最终与油田主管业务部门在项目的必要性、技术可行性和适应性等方面取得了一致意见，圆满完成了立项工作。
完成立项并没有让杨清海松一口气，这场争论把他带入更深的思考。他发现，公司层面缺少一份取得全面共识且切实可行的顶层规划，这对吉林油田智能化发展意义重大。随后，他把主要精力放在采油采气智能化顶层设计上，很快做出了一份全面翔实、图文并茂的《吉林油田智能化愿景规划》，涵盖了智能分注、智能分采、智能举升、CCUS、智能化采气等各个采油气领域。如能通过油田公司审批，将对吉林油田未来几年智能化转型发展具有重要指导作用。
这场争论让杨清海认识到：任何一项科研设计，必须充分考虑油田生产实际，必须取得油田的理解与支持，这是石油科技工作者必备的素质。
一场战役 提升井下系统智能化功能
升级井下快速分层取样测试技术系统，是杨清海主动要求到吉林油田挂职的原因之一。他无法忘记几年来与吉林油田油气工程研究院合作研发的这项技术，凝聚着多少石油科技工作者的心血。
2019年，杨清海与吉林油田油气工程研究院一道，接受了井下快速分层取样测试技术的研发工作。为了完成任务，他们夜以继日，杨清海在吉林油田一待就是几个月。2019年最后一天，他们在阜新进行工具组装测试时，电控封隔器的一个技术问题总得不到解决。“难题面前，团队较起劲儿来，一定要搞定这些问题。”杨清海回忆起当时的情景感慨道。一次次拆卸、装配、调试，封隔器各项功能终于正常了，并在试验井中通过了坐封、测压、耐温等各项测试。这时已是2020年元旦的早上5点，他们干了一个通宵。在赶往机场回北京的路上，刺骨的寒风吹来，杨清海很困、很冷，但心里是暖的。他知道，电控封隔器问题的解决，已向系统成功迈出一大步。2021年5月，这个庞大、复杂的系统研发在吉林油田现场试验成功，技术指标达到国际先进水平。
杨清海来到吉林油田挂职后，立即投入了井下快速分层取样测试技术系统升级工作，以达到功能指标提升和系统可靠性提升的目的。
指标提升的核心是提高井下举升功率，需要通过采用大功率电机来实现。然而，系统是一个整体，改动电机就要同步改动其他模块，可谓牵一发而动全身。杨清海带领团队从零开始，自主设计环形电机、环形传动机构、环形电控系统等核心部件。一次次尝试，一次次修改设计，重新组装、重新测试、重新优化，终于实现了完全自主的环形电控封隔器设计和试制。为了解决大功率电机需要高驱动电压的难题，他们又修改了地面电源系统，将电压由原来的350伏提高到最高800伏，重新定制了下井电缆。针对大功率电机对通讯系统产生较大干扰的问题，他们对井下电源和通讯系统进行优化改进。
杨清海带领团队从机械结构、位置感知、电流控制等方面开展了冗余设计，最大限度降低封隔器故障概率。在井下电源方面，采用3路并联结构，互为冗余。在工具模块的连接方面，他们将原本的人工方式机械和线路对接改造为免人工对接方式，大幅提高现场实施的便捷性和可靠性。
经过几个月的努力，井下快速分层取样测试技术系统升级已进入单模块疲劳测试和整体联调阶段，即将进入现场试验。
一场攻关 推进无线通讯现场应用
除了井下快速分层取样测试技术系统升级，杨清海还挂念着另一件事：把一年前完成的采油井无线通讯技术推向现场应用。
采油井无线通讯技术在智能分采、智能举升领域具有广阔应用前景，但采油井由于管柱结构复杂，其无线通讯在国内外均无工程可行的技术方案。2020年，杨清海提出了基于功率波动的井下无线上传通讯技术。随后，他把试验场地搬到油田现场，并带领项目团队来到这里进行现场试验。
经过10个月的反复测试，采油井无线通讯技术在吉林油田新立采油厂现场试验成功，结果与理论分析高度一致。看着调控指令在井口反馈出来的波形，杨清海感受到一种无与伦比的美。
尽管采油井无线上传技术的可行性得到了验证，但工程应用还有很长的路。为了加快试验进程，降低作业风险和成本投入，最大限度减小对现场生产的影响，杨清海决定，后续的通讯工具适应性测试不带电缆下入，而是让工具跟随现场清检作业下入。这给工具提出了非常高的要求，而这也是杨清海挂职后要完成的工作。
杨清海先期选择了3口井进行现场试验，抵达油田的第二天，他就开始了第一口井作业。现场试验遇到了电池在井下快速掉电、时钟模块在井下工况下漂移严重等工程问题，造成了工作时间短、井下和地面时钟无法对应等现象。施工结束后，井筒液面迟迟抽下不去，造成无法识别上下冲程，系统无法进入正常通讯状态，给通讯所需的功率波动造成了很大麻烦。面对这些问题，杨清海与团队认真分析，寻找解决办法，最终在第3口井实现了数据自动上传和地面数据解析，这使吉林油田又向工程化应用迈近了一步。
“挂职锻炼使我的视野拓展到了采油气的各个环节，我逐渐对整个采油气工程有了更全面、深刻的认识，也对油田的技术需求有了更接地气的理解。我相信，只要我们秉承石油科学家精神，勇于挑战，不懈攻关，智能化一定会武装油田每一口井。”4个多月的挂职锻炼，让杨清海对油田智能化建设信心满满。
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