赵瑞东等 | 锻造采油采气“智慧大脑”

知自然

作者

在深邃的地底下，油气藏如同一条条沉睡的巨龙，蕴藏着丰富的能源宝藏。工业革命以来，随着一座座油气井的成功开采，一个个沉睡的油气藏被唤醒并释放出它们巨大的能量。然而，随着时代的变迁，社会的发展和科学技术的不断进步对油气开采行业提出了新的挑战和要求。

▲赵瑞东

当时代的钟声再次敲响，以中国石油勘探开发研究院采油采气工程研究所副所长赵瑞东及智能采油采气团队为代表的新一代采油采气人迎来了他们的新使命——将科技创新、绿色发展的理念融入油气井的开采与管理中，用一体化的设计理念提高生产效率，用绿色低碳的技术保护环境，用数字化、智能化的手段优化管理……以现代科技手段为利器，他们翻开了一页又一页属于新时代采油采气人的崭新画面。

开启油气开采通道，

贯穿油气田生产全生命周期

——架起连接油藏和地面的桥梁

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什么是采油采气工程？它在整个石油天然气的生产链条中处于怎样的地位？

通俗点来讲，石油和天然气是“黑色的金子”“蓝色的火焰”，是推动人类文明车轮向前的“工业血液”和动力源泉。采油采气工程是采出地下油气的关键手段，它贯穿油气田开发全生命周期。石油、天然气从地下产出的历程就像人类的青年、壮年和老年一样，在不同的开采时期，工程师们会使用不同设备和不同方法尽可能多地将埋藏于地下的油气开采出来。开采初期，工程师可以利用地层的天然能量；中期，地层能量被大幅消耗，需要为地层补充能量；后期，工程师们便开始“八仙过海，各显神通”，使用各种物理、化学等方法来开采石油。

1978年，中国石油勘探开发研究院采油采气工程研究所（以下简称“采油采气工程研究所”）成立。按照“支持当前、引领未来”的定位要求，以建立和维护油气开采通道、构建油气田开发的生命线为目标，开展采油采气基础理论攻关、新技术新工艺新产品研发；发挥技术支持、决策参谋和人才培养作用，成为领域的先行者和领航者。

采油采气工程研究所自成立以来，紧密围绕中国石油天然气集团有限公司（以下简称“中石油”）的业务需求，发展形成了方案与规划编制、采油工艺、采气工艺、多相流计量与分析、地质力学与井筒完整性和非常规与储气库注采6个专业技术方向，不断推动技术创新和完善智能化解决方案，为实现绿色、高效、可持续的能源开发贡献力量。

经过多年沉淀，采油采气工程研究所具备了雄厚的科研基础。这些利剑，为科研人员提供了强大的技术支持，助力他们在采油采气技术领域不断突破，勇攀高峰，成就斐然：先后完成30余项中石油国内外重点/复杂油气项目的采油采气工程方案编制；油井高效智能生产技术的突破，助推了智能油田建设的进程；智能间抽优化控制技术的研发，为低产油井的提质增效提供了强有力的支撑；绿色智能排水采气技术的创新，为气田的稳产上产贡献了智慧……这些创新举动是采油采气工程研究所人紧跟时代和信息技术发展潮流，大刀阔斧致力数字化改革的典型缩影，也是他们在智能化转型浪潮中，勇立潮头，锐意进取的生动写照。

技术创新驱动发展，

数字转型赋能变革

——绘就智能采油采气新蓝图

随着资源品质劣质化、开采对象复杂化等多重挑战叠加，油气稳产上产与效益开发矛盾突出。量大面广的油气井生产系统面临工作量巨大、管理层级多、效率低、投资成本高等问题，传统生产方式难以为继，数字化转型之路势在必行。在21世纪初，我国油气田广泛使用的优化决策软件大多依赖进口，成本昂贵、适应性差。困局之下，研发具有我国完全自主知识产权、贴合我国油气田开采特性的采油气井生产优化决策平台迫在眉睫。身为油气行业的国家高端智库，中国石油勘探开发研究院向这一问题发起了挑战，而采油采气工程研究所作为领域的“尖兵”肩负起挑梁重任。

虽然在相关领域早有积淀，但当这样一个艰巨的任务摆在采油采气工程研究所科研人员面前时，他们也曾犯难——复杂系统优化决策算法、大型软件系统和配套智能硬件研发是攻关团队需要直面的3道难关。特别是斜井、定向井增多导致设计分析复杂，有杆泵井的杆管磨损问题严重，而井筒三维动力学模型是解决这一挑战的利刃，但行业还鲜少有人触及，是采油工程领域里公认的世界性难题。

2011年，采油采气工程研究所引进了既懂石油工程专业知识、数学与计算机软件功底又扎实的复合型人才赵瑞东。他早年丰富的经历为之后的职业生涯打下了坚实的基础，2002年本科毕业后，他并未直接步入科研殿堂，而是选择在油田一线扎根4年，积累了宝贵的现场经验。2006年，他以专业第一和数学接近满分的优异成绩考取研究生，硕博连读。他对计算机软件十分感兴趣，这不仅是个人爱好的延伸，更是事业的助推器。刚参加工作的时候，他冲破难关编写的软件程序让领导都感到意外。那些年，他亲手编写的核心代码，为之后油气井生产优化网络软件的成功设计开发打下了很好的基础。

▲PetroPE油气井生产智能优化决策软件界面

难忘油气井生产智能优化与决策支持系统（PetroPE）软件开发之时，赵瑞东带领团队投入十余年的攻关征途中，流下了无数日夜拼搏的辛勤汗水。一个月的公式推导，两三个月的编程……他常常全身心投入其中，废寝忘食。这种对技术的热爱和对挑战的渴望，让他在数字与逻辑的战场上不断突破自我，最终征服了难题。通过广纳各方人才，组成一支善于攻坚克难的PetroPE攻关团队，赵瑞东带领团队完成了诸多创新跨越：

先是研发出具有自主知识产权的国内首套油气井生产优化决策平台，不仅打破了国外的垄断，而且实现了由原来的单机版向网络版的飞跃。网络版软件通过井筒三维力学仿真和产量-能耗-寿命协调设计，能够一体化分析油气藏产能、井筒流体、设备受力和地面抽油设备运动规律，优化各种井型和举升方式的生产，并适用于多种油气藏类型，成为提高油气井效率、降低能耗、延长检泵周期和提升管理水平的重要工具。

随着第四次工业革命的到来，物联网、大数据和人工智能技术崭露头角，PetroPE团队敏锐地抓住这一前沿，一直致力于采油气井生产优化决策平台的智能化升级。他们率先突破了只采集电参不采集功图的油井工况诊断和计产方法，为低成本物联网建设提供核心技术支持；实现了不同物联网采集条件下的智能诊断、生产预警、产量计算等功能；研制了基于边缘计算的油井低成本智能生产调控硬件装置，实现了测试-优化-调控一体化的闭环管理等，为支撑新时代采油采气提供了“智慧大脑”。

当电子巡井、数字计量、远程管控替代了人工巡井、计量间计量、人工调参；当在线设计、批量诊断、智能分析替代了人工设计、单井分析、人工报表统计；当指挥中心“足不出户”就能实现年度工作计划、业绩考核指标、重点井施工动态分析等功能；当生产制度自动优化、柔性驱动、风光绿电融合等创新技术如雨后春笋出现在油气田现场，描绘出一幅又一幅全新的数字化、智能化油气生产画面，赵瑞东和采油采气工程研究所的同伴们以参与其中书写新章为傲。

十余年磨一剑，PetroPE团队以不懈的追求和坚定的信念，攻克了一个又一个技术难关，将数字化、智能化的种子播撒在油田的每一个角落。相关技术成果在长庆、大庆、吉林、大港等油田被广泛推广应用，提效降耗效果显著，为油田的绿色和可持续发展注入了新的活力。

事实上，PetroPE团队接连取得的创新突破只是采油采气工程研究所这十余年来致力技术创新取得成果的一个代表。多年的前瞻布局，坚持技术创新，采油采气工程研究所收获的创新硕果还有很多：

——油气井磁共振在线计量与化验装置MRMF.，突破复杂流体磁共振流动响应这一原创性科学理论，创新磁共振流动测量方法及装置，实现油气水三相在线精准计量与流体物性实时化验，产品适用于单井、平台井、计量间、集输站等场景；

——基于PetroPE核心算法，创新研发的低成本智能间抽装置，实现油气井采集-优化-调控闭环式智能管理，节电38%以上，降低投资成本，提高单井产油量；

——绿色智能泡沫排水采气系统，创新气井工况诊断、工艺制度优化等核心算法，研发形成绿色智能泡排加注装备及配套管控平台，随气井生产动态变化实现泡排制度实时优化调整，全程无需人工干预，形成无人值守智能排采新模式。

以上技术产品于2024年12月18日，在中国石油勘探开发研究院“梦溪·精采”智能采油工程首批产品发布会上亮相。这些产品已与油气田合作建成了多个智能生产示范区，为实现油气井智能化生产场景提供了工程技术支撑。

积土成山，风雨兴焉；积水成渊，蛟龙生焉。点滴积累换来了厚积薄发。

同心聚力书写新章，

从头迈步唱响未来

——展现新时代采油采气人风采

采油采气工程研究所成立40多年来，顺应时代要求精心搭建，形成了一支结构布局合理、后劲强大、团结合作的编队。从所长师俊峰、副所长赵瑞东到各个技术部的骨干，大多是年富力强的业界精英，而新进成员也都是有国外优质大学留学背景的优秀毕业生，成员平均年龄40岁。

▲中国石油勘探开发研究院采油采气科研团队

这是一支充满蓬勃朝气的团队。赵瑞东既精专又广博，是真正的复合型人才；除此之外，团队还有智能采气专家曹光强、智能采油专家张喜顺、智能计量专家邓峰……这是记者在采访的过程中，对智能采油采气团队部分成员的了解。在这个充满活力的集体中，每个成员都发挥着不可或缺的作用。他们不仅在各自的专业领域深耕细作，而且在跨学科合作中展现出卓越的扩展和协同能力。这种积极扩展的精神和协作能力，是采油采气工程研究所能在转型路上持续创新的“秘诀”。

团结、创新和传承成为每个成员的行动指南。在采油采气工程研究所领导班子的带领之下，他们的目标清晰而坚定，致力于智能化、绿色低碳和非常规油气开发，与国家的战略需求同频共振。激励机制和职业发展路径的明确，为团队成员提供了不断前进的动力。

“我们工程的特点就是去现场特别多。”别以为这支团队做的都是“关起门来对着电脑搞数字化、智能化的工作”，他们的脚步坚定而有力，踏遍了祖国油气田的每一个角落。“更多地去现场是为了‘不用去现场’打基础”，抱着这样的想法，他们穿梭于油气井之间，亲历每一个生产环节，了解需求、分析数据、调整方案……确保理论与实际的紧密结合。每一次现场勘察，都是对知识的深化，每一次解决问题，都是对技术的革新。“知行合一”成为他们行动最好的诠释。

值得一提的是，这支团队不仅在采油采气工程领域深耕细作，更以开放的姿态和合作精神，构建了一个广泛的交流合作平台。他们依托中石油采油采气重点实验室，与大庆、长庆等油气田，中国石油大学（华东）、中国石油大学（北京）、长江大学、烟台大学等高校，合作推进科研项目。此外，团队还与新西兰惠灵顿维多利亚大学等国外高校和宝鸡石油机械有限责任公司等生产单位建立合作，将技术成果转化为工业设备，实现产业化。这些合作为团队带来新视角和创新动力，提供实践平台，拓展技术边界，推动技术发展，为成员提供了成长沃土。

“拓宽视野，深耕专业”“坚守初心，担当使命”“创新驱动，技术引领”，在领域深耕多年，采油采气工程研究所凝结出团队特有的文化。始终牢记“国之大者”，强化责任担当。紧抓油气田数字化转型智能化发展重大技术需求，采油采气工程研究所打造了理想信念坚定、专业能力突出的智能采油采气技术“尖刀”队伍，引领着中石油油气井生产数智化技术发展方向。因表现突出，团队先后获得中石油“铁人先锋号”“工人先锋号”“直属机关青年文明号”等荣誉称号，多名成员获得中石油“先进科技工作者”“优秀青年”“直属机关青年岗位能手”等荣誉称号。

“能源的饭碗必须端在自己手里”，习近平总书记的叮嘱牢牢记在心间。“最核心的东西必须掌握在我们自己手里”，秉持这样的理念，赵瑞东带领科研团队一路坚持自主创新，这才有了一系列突破性进展，为大幅提升油井智能化生产水平提供了“智慧大脑”。

雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。当能源革命的号角吹响，人工智能浪潮正引领科技与产业进行着新一轮的变革。站在风口浪尖，新一代采油采气工程研究所人又面临着新的考验和任务：“油气增储上产和提高采收率是‘端牢能源饭碗’的主要途径。深层超深层与非常规资源已成为油气增储上产的主体，开发方式转变是低渗致密油气藏提高采收率的重要举措，同时面对油气田生产提质增效重大需求，绿色智能化转型成为必由之路。”瞄准方向，细心布局，新的规划蓝图已然开启。

“在深层超深层长效举升技术方向上，近期研发深井超深井井筒三维动态力学仿真模型，将下泵深度提升至4500米以上；远期持续突破下泵深度极限，支撑万米深层采油采气。在非常规储层高效采油采气技术方向上，近期开发平台井高效智能举升新模式和精细排采技术，远期研发全生命周期智能采油采气技术。目前基于地面数据的油气井智能化生产技术日趋成熟，尚未实现井下数据经济有效感知、井下智能分析与调控，近期研发井下关键参数感知技术，远期形成井筒全面感知技术与免维护智能井下生产系统……”蓝图已绘就，奋进正当时，朝着新的目标和方向，新一代采油采气工程研究所人以创新为驱动力，以技术的进步为解决之道，再一次踏上新的征程，等待他们的又将会是一幅又一幅怎样崭新的画面？

▲赵瑞东作报告

专家简介

赵瑞东，中国石油勘探开发研究院采油采气工程研究所副所长，硕士研究生导师、博士、高级工程师，长期从事采油采气工程技术研究及应用。研究成果荣获中国专利优秀奖1项，省部级科技进步奖一等奖4项、二等奖3项，局级一等奖4项；个人荣获中国石油天然气集团有限公司“青年岗位能手”、中国石油勘探开发研究院“先进工作者”等荣誉称号；团队荣获中国石油天然气集团有限公司“铁人先锋号”“工人先锋号”“青年文明号”等荣誉称号。发表学术论文40余篇，多次参加国际石油工程师协会（SPE）、国际石油技术大会（IPTC）等高水平国际会议并宣讲论文。获得国际发明专利3件、中国发明专利30余件、软件著作权10多件。

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