石油科技在井噴

文／本刊記者 鄭 丹

▲石油化工技術的進步解放了人力資源，提高了人均勞效。 供圖/周澤山

在幾代石油人的努力下，2020年我國多項石油化工技術獲得國家肯定。

2020 年，對石油化工技術研發者而言，是一個豐收年。在國家科學技術獎初評中，國產化技術喜現井噴。

其中，中國石油集團下屬中國寰球工程、中國石化集團下屬四建和十建公司參與的“400 萬噸/年煤間接液化成套技術創新開發及產業化”被評為特等獎；“復雜原料百萬噸級乙烯成套技術研發及工業應用”“復雜地質條件氣藏型地下儲氣庫關鍵技術及產業化”“深地復雜油氣藏鉆完井關鍵技術創新與工業化”獲評一等獎。另外，還有十幾項技術獲得二等獎。

“春耕夏耘，秋獲冬藏。”中國工程院資深院士、中國石化石油化工科學研究院（以下簡稱石科院）原副院長、新中國第一套深度催化裂解（DCC）煉油技術和工藝開發主持者汪燮卿表示，“這是我們石油化工界長期共同努力的結果，是石油化工界經過長期的、辛勤的、創造性的勞動，將科研與實際相結合，與社會需求相結合，并且一步一個腳印往前走取得的成績。”

百萬乙烯破長空

2 萬噸、4 萬噸、6 萬噸、10 萬噸，到20 萬噸、30 萬噸，這不僅是一串裂解爐乙烯年產能躍升的數字，它還串起了一條我國乙烯重要核心裝置裂解爐國產化走過的道路。

裂解爐是乙烯的重要裝置之一，而乙烯裝置被稱為石化工業的龍頭，乙烯技術則代表了當今石油化工技術最高水平領域的較量。

“1984 年，剛成立的中國石油化工總公司投身于乙烯技術的研發。”中國石化北京化工研究院（以下簡稱北化院）副院長王國清對本刊記者表示，“因為，使用外國進口裂解爐和技術要付出大量的專利費和服務費。”

中國石化成立了北方爐和南方爐兩個攻關組專攻裂解爐。1989 年，兩個攻關組的研究開花結果，以各自技術建成的裂解爐分別投產。北方爐第一臺裂解爐乙烯年產能2 萬噸，在遼陽石化投產；南方爐乙烯年產能1 萬噸裂解爐在上海高橋石化投產。

成功！國產裂解爐裝置和技術可行。這就是中國石化的國產裂解爐CBL 技術。它的成功打破了乙烯裂解爐技術一直由國外專利商壟斷的局面。

第一臺2 萬噸裂解爐成功后，到上世紀末本世紀初，自主技術裂解爐已在中國石化推廣應用，為企業節約了大量成本。“2000 年前后，引進一臺10萬噸/年裂解爐需要1.2 億～1.4 億元，而國產化設備僅需7000 萬～8000 萬元。”王國清說。

本刊記者從中國石化鎮海煉化了解到，采用復雜原料百萬噸乙烯成套技術建設的100 萬噸/年乙烯裝置自2007 年啟動建設、2010 年6 月相繼投料開車以來運行平穩，各項指標達到設計值。

“裂解爐投料量、運行周期達到設計值，乙烯收率、雙烯收率均達到了行業最好，操作參數達到設計要求。”鎮海煉化發展科技部科技室主任黃愛斌表示。據他介紹，2014 年鎮海乙烯裝置采用技術改造及節能完善使能力提高3%。2011、2013、2015年所羅門全球乙烯裝置績效評價顯示，裝置均達到世界領先水平。2017-2019 年年均創效1 億元以上，經濟效益顯著。

從2 萬噸到20 萬噸，再到現在設計產能上30萬噸大關，體量劇增的裂解爐已經可以支撐整套裝置乙烯年產能躍升至百萬噸。更重要的是，和國外裂解爐相比，這些“大家伙”還有一個好胃口，能“吃掉”無論是輕質還是重質的各種復雜原料。

“我國原油多為重質，早期很多裝置的原料包含柴油等重質原料。”王國清表示。在長達30 年的攻關中，他們研發的復雜原料裂解技術讓裂解爐輕重原料“通吃”。

例如，他們開發的對流段爐管流路設計及預熱技術突破了高含烯烴原料直接裂解時對流段爐管結焦的難題，加入使用自主開發的強化傳熱技術等，裂解爐運行周期從30 ～50 天延長至100 天左右，連續運行時間居世界同類裝置首位。

CBL 爐具有高選擇性和長周期的特點，同期其他專利商的爐子很難兼顧這兩個指標。

一家國外著名乙烯技術專利商認為，無論是新建裂解爐還是改造裂解爐，低投資的CBL 裂解技術處于國際領先水平。裂解爐輻射段爐管采用中國石化專有的扭曲片管，延長了運行周期，降低了燃料消耗。

在系列裂解爐技術之外，“復雜原料百萬噸乙烯成套技術”還包括以分配分離為核心的低能耗高回收率分離新工藝、高性能全流程催化劑、百萬噸級乙烯重大裝備壓縮機組及冷箱以及綠色高效系列專項技術等，使我國成為世界少數幾個獨立掌握乙烯成套技術的國家之一，中國石化由此躋身世界五大專利商之列。

“超大型裂解爐的國產化率現已達到95%。只有一些極少的、關鍵的部件，比如特定閥門尚未實現國產化，我們正在努力攻關。”王國清對本刊記者表示。

復雜氣藏馴氣龍

在2020 年國家科學技術進步獎初評中，由中國石油勘探開發研究院、中國石油西南油氣田分公司、中國石油工程技術研究院和中國石油集團石油管工程技術研究院（以下簡稱管研院）等參與研發的“復雜地質條件氣藏型地下儲氣庫關鍵技術及產業化”獲得一等獎。

這套技術中包括的五項關鍵技術，有力支撐了新疆呼圖壁等6 座庫群共12 座儲氣庫的科學設計、高效建設和安全運行，保障了板橋儲氣庫群等10 座儲氣庫近20 年的安全運行。

2015 年，“中國復雜地質條件氣藏型儲氣庫建庫關鍵技術與實踐”被列入中國石油重大科技專項“地下儲氣庫關鍵技術研究與應用”基金項目。

“針對中國復雜地質條件特點”，不言而喻，該技術要能科學指導我國的儲氣庫建設，這也正是我國儲氣庫發展所急需的技術支撐。

作為國內20 世紀90 年代末啟動建設的第一批氣藏型儲氣庫，大港板橋儲氣庫群照搬了國外經驗，沿用了常規氣藏開發理念，但卻沒有和國外氣藏型儲氣庫一樣達到5～8 年的達產周期。庫群投運16 年來，實際工作氣量僅為方案設計指標的56%，儲氣庫總體擴容達產速度慢、運行效率低。

科學建庫，氣井的設計、完整性管理及其檢測和評價是重要一環。

“早期的儲氣庫井檢測裝備與評價技術由歐美發達國家壟斷，價格高昂，也就‘卡’著中國儲氣庫建設和運行的‘脖子’。”管研院副院長趙新偉表示。

據介紹，注采管柱是儲氣庫井完整性的第一道屏障，在注采過程中承受著劇烈的交變載荷。而且，受國內儲氣庫埋藏深、壓力溫度高、流體復雜的限制，按照常規氣井的方法設計和管理根本不能滿足儲氣庫井的長周期注采運行的需要。因此，如何控制其密封失效成為擺在科研人員面前的第一道難關。

管研院為儲氣庫的完整性組建了一支強有力的研究團隊。研究中，該團隊始終堅持一個原則——必須緊密圍繞儲氣庫注采交變工況和風險特點。通過10 余年的艱苦攻關，他們開發出基于全井段測井數據的管柱剩余壽命預測和基于故障樹的注采井風險評價技術和專業工具軟件，逐步構建了“地質體—井筒—地面”三位一體的復雜儲氣庫運行風險管控技術體系，形成了復雜儲氣庫長期運行風險識別與評價的專有技術。

聯合中國工程院等國內科研機構創建的交變載荷下井筒檢測與風險評價技術，實現了自主評價，打破了國外技術壟斷。采用該技術體系對大張坨、呼圖壁、雙6 等儲氣庫井進行全面檢測評價后，及時排除了6 口再利用老井的重大隱患，避免了安全風險事故的發生。

屢有突破不尋常

除了“復雜原料百萬噸級乙烯成套技術研發及工業應用”“復雜地質條件氣藏型地下儲氣庫關鍵技術及產業化”外，2020 年，“400 萬噸/年煤間接液化成套技術創新開發及產業化”被初評為特等獎、“深地復雜油氣藏鉆完井關鍵技術創新與工業化”獲評一等獎。另外，還有十幾項技術獲得二等獎。2020年確實可以稱得上石油和化工技術井噴之年。

這些獲得初評的獎項具有哪些共同的特點？

在汪燮卿看來，首先是選題好，這些技術都是國民經濟發展所需要的；其次，看準了方向再做研究，如對國民經濟發展、社會進步和環境保護的作用等方面都需要全面統籌考慮；再次，能綜合利用國內的資源。比如，獲得國家科技進步特等獎的煤間接液化項目和一等獎的百萬噸乙烯、裂解爐項目。

中國的煤豐富、油氣缺乏需要進口。所以，如何最大限度地利用國內的能源資源是非常重要的戰略部署。“煤間接液化這個題目選的就比較合適。雖然費托合成是100 多年前就有的煤化工技術，但是得獎的技術結合這幾年來的研究工作不斷更新和創新，達到了世界前沿水平。”汪燮卿表示。

其實不僅僅是今年，近年來，石油和化工領域的重大技術進步都不是為了得獎而研發，而是看清了形勢，為了國民經濟的發展和市場需要而研發。獲得國家科技進步特等獎的“大慶油田高含水后期4000 萬噸以上持續穩產高效勘探開發技術”“特大型超深高含硫氣田安全高效開發技術及工業化應用”“高效環保芳烴成套技術開發及應用”等等都是如此。

2013 年1 月18 日，中國石化黨組成員、副總經理曹耀峰（現中國工程院院士）在人民大會堂從溫家寶總理手中接過國家科技進步特等獎。

“經過近3000 人研發團隊的努力，我們攻克了少井高產高效開發、腐蝕防護、高含硫天然氣特大規模深度凈化和硫黃安全儲運、安全控制、抗硫管材國產化五大世界級難題，是相當不容易的。”曹耀峰表示。

這一技術使中國石化成功打造了普光樣板，攻克了復雜山地特大型超深高含硫氣田開發的世界級難題，完成了新中國成立以來幾代石油人的夢想。

普光氣田一年可產210 萬噸硫黃，占我國硫黃產量的45%。

為民所想，為國所憂，是我國石油化學科技工作者的使命。可以說，無論是潔凈的油氣，還是色彩絢麗的衣衫，都凝聚著他們的智慧之光和辛勤耕耘的汗水。

還記得上世紀七八十年代，擁有一件稀有的“的確良”襯衫是多么高興的一件事。但那時的我們也許沒有意識到，彼時用的還是國外的芳烴技術。

什么時候能夠用上我們自己的技術？為此，幾代中國石化人40 年磨一劍，終于使我國成為世界上第三個掌握芳烴成套技術的國家，中國石化成為繼美、法之后全球第三家芳烴成套技術專利商和工程EPC 承包商。

“‘高效環保芳烴成套技術開發及應用’技術包括原料精制與精餾、芳烴異構與轉化、吸附分離等工藝及工程技術，涉及技術開發、工程設計、裝備制造、建設施工多個環節。系統集成度高，開發難度巨大。”時任中國石化總經理、項目第一完成人戴厚良（現中國工程院院士）說。

自此，十幾億人口大國的穿衣難題得到了解決，緩解了我國長期以來糧棉爭地的矛盾。

“人民對美好生活的向往，就是我們的奮斗目標。我們將繼續深化攻關，不斷創新，為世界人民的美好生活做出更大貢獻。”戴厚良說。

這就是石油人技術報國的初心與使命。