为输油管道除“血栓”，长江大学研发方案拿下全国金奖

极目新闻记者柯称

通讯员 李秋璇 李胜杰

血栓是人们熟知的一种健康隐患。而在石油开采领域，石油输送管道内壁也极易结垢，形成类似“栓塞”的物质，严重影响管道输送效率。如何为石油管道除“栓”？长江大学机械工程学院师生研发的方案，一举斩获第十四届“挑战杯”秦创原中国大学生创业计划竞赛终审决赛金奖。

据了解，由于石油成分复杂，在从地下输送到地面的过程中，常会析出碳酸钙、蜡质、碳酸镁、硫酸钡，以及沙砾等成分，这些成分极易在管道内壁结成厚厚的污垢。此前，国内输油管道内壁的清垢检测技术和设备长期受国外垄断，价格高昂，是一种典型的“卡脖子”技术。

2017年，中国海洋石油集团有限公司提出，拟开展我国海上智能清管器开发及其相关基础理论研究的计划，并希望长江大学机械工程学院等院校团队尽快进行相关技术预研。

团队指导教师、长江大学机械工程学院副教授孙巧雷介绍，“我们团队有良好的研究基础，早在2008年，学院就与长庆油田开展了类似的合作，且延续至今，为项目的后续研究打下了坚实的基础。”

然而开发过程仍然困难重重——管道类别多；附着物“变幻莫测”；石油的易燃性要求设备不能带电……这些都是摆在团队面前的巨大挑战。

在孙巧雷的实验室，记者看到了多个不同设计阶段的智能清管器设备模型和实物。“前前后后有三批25名学生加入清管器项目研究。”孙巧雷介绍，此次拿奖的第三批学生由来自机械工程学院、电子信息与电气工程学院、经济与管理学院的15名同学组成。他们个个身怀绝技，发挥各自学科背景优势，在合作与学习中不断推动项目发展。

针对冲砂洗井作业时，深井、超深井井眼轨迹复杂、携砂液摩阻增大、施工压力增加可能超出冲砂洗井设备承载能力、作业风险大等难题，团队设计了一种水平井涡轮振荡冲砂工具，确定了冲砂工具的总体方案。

通过工具结构设计和参数优选研究、数值模拟，以及分析砂床运移规律，团队建立了三维冲砂仿真模型，相关研究对提高长水平段冲砂洗井作业效率，改善国内长水平段冲砂洗井作业现状具有重要指导意义。

“团队的传承，团队成员的密切配合，学校的大力支持，为成果的突破奠定了坚实的基础。”管内不能带电，团队就采用小型防爆电池，或使用涡轮转具提供动力；输油管类别多样，他们就设计不同尺寸……一个又一个难题在团队师生的共同努力下被各个击破。

最终，团队研发的智能清管器具有智能化、间断射流、实时监测等多项优点，具有广阔的应用前景。设备融入数字孪生技术和虚拟影像，实现清管器的可变径，突破了管径变化对设备限制的难题；针对管内时常卡阻的问题，设备可根据需要实现间断射流，进而继续前进，疏通管道；配套的清洁检测系统，则可实现实时监测。

“三批学生都为项目贡献了力量。第二批成员李乐勤，学习能力强，会使用多种专业软件，还自己组装了实验室第一台3D打印机；成员纪海涛则对项目技术烂熟于心……‘挑战杯’备赛的最后一月，大家经常就技术方案、答辩PPT等讨论到深夜。”谈起自己的学生，孙巧雷很是自豪。

正是这样一个团队，在经历了无数次的推倒重来后，带着一款“智能可变径油气管道清洁检测机器人”站上了“挑战杯”的舞台。

据介绍，该项目启动以来，团队共申请获批专利十多项，软件著作权6项，发表核心以上论文9篇。从初创到成熟，团队每个成员都收获满满。几乎每一个学生都有自己排名第1的专利或论文，7人次获得了国家奖学金，还有多名成员先后被保送到北京工业大学、电子科技大学、武汉理工大学等院校。

“我们下一步的打算是进一步储备技术，降低成本，让设备更加成熟，相信在国内市场肯定能够占有一席之地。”针对智能清管器设备，孙巧雷说。

（来源：极目新闻）