给流体诊脉，让科技创新建立在一线，深海探测装备成果打破国外垄断

给流体诊脉，让科技创新建立在一线，深海探测装备成果打破国外垄断

创锋范语录：

“我们反对上不着天、下不着地的科研，那样的科学技术怎么转化为现实生产力？”------徐英做科研秉承着导师的理念，“这是我们课题组一直传承的价值观”。

第二看台

　　刚刚过去的那个春节，徐英是在四川东部的丘陵盆地度过的，这已经不是她首次在生产一线过节。

　　对此，这位天津大学电气自动化与信息工程学院教授、博士生导师笑道：“早就习惯了。”

　　致力于流体流动过程参数检测技术研究，多年来，徐英去过无数的大漠、山区，如今她开始向远洋深海进军。

　　前不久，由她主持研发的世界首套基于超声技术的水下湿气两相流量测量装置正式通过中国船级社CCS的认可，将成为我国深海油气田开发中的关键设备。这一成果打破了国外技术壁垒，今年将开始规模化推广应用。

　　十余年积累铸就世界第一

　　计量是工业生产的“眼睛”，流体流量计量是计量科学技术的重要组成部分之一。长期以来，由于气液流动的时空复杂性，其流动机理和参数测量问题成为国内外的研究热点和难点。

　　经过10余年自主研发，徐英的导师张涛教授课题组成功研制出湿气两相流量计，无需气、液分离即可实时计量气体、液体流量。那时，徐英作为课题组骨干，也参与其中。

　　2018年7月，徐英课题组研制出世界首套基于超声技术的水下湿气两相流量测量装置。该装置在设计压力、测量精度等关键技术指标方面达到国际先进水平，被应用于生产后，可大幅降低设备制造成本。

　　“水下湿气两相流量测量装置是深海油气田开发中的关键设备。它好比家里用的燃气表和水表，是现代石油生产中的一种专用计量设备。”徐英说，“在大规模油气田，石油、天然气等油气资源一般是混合在油井内部，如何将两者的流量分别进行测量？这时水下湿气两相流量测量装置就派上用场。”

　　深海海水具有高腐蚀特性，其温度瞬间就会骤变，这些特点都对设备提出了十分苛刻的要求。

　　在实验中，深海井开阀瞬间，管道的温度可能一下子从常温下降到零下十几摄氏度，湿天然气变成了小冰碴，管道甚至有出现冰堵的可能。“这些都是在陆上很难遇到的情况。课题组几乎是在最短的时间内，完成了这些试验，还是很不容易的。”回忆过往，徐英十分感慨。

　　足迹遍布全国油气田

　　“一位四川老乡曾对我说，女娃子怎么能到现场呢？但对我和课题组的女同学来说，到现场做实验是再正常不过的事。”翻开电脑里的相册，徐英指着照片说，这是新疆的沙漠、这是四川山区的油菜花和油气田……

　　从33岁正式入行至今，徐英的足迹几乎遍布全国各地的油气田。

　　2008年，徐英带课题组赴西南油气田川中气矿广安作业区做863项目的第一轮现场试验。4月20日去调研，后由于5·12汶川地震试验被推迟了两个月。7月徐英就又入川调研，并于8月初将首套研制的设备——湿气两相流量计运抵现场广安作业区34井，进行安装测试试验。

　　当时广安的施工现场条件非常艰苦，工地位于远离村庄的山区。好在测试结果非常好，气相误差只有1%，课题组的付出有了回报。

　　“偶尔也有遇到危险的时候。”徐英说，在中石油蜀南气矿的一次测量中，由于某部件安装不到位，油气混合体经密封面喷射出来，紧接着现场传出巨大的声响。

　　当时，徐英带着学生袁超在现场。徐英立即命令袁超赶紧跑、不许回头，这个设备她负责断电关闭。之后，在徐英与值班工作人员的共同努力下，现场很快得到了控制。

　　“开始处理设备时，手都是抖的，但还好，我挺住了。学生必须先走，我要对他们的安全负责。”徐英说。

　　科研成果要转化为生产力

　　还在求学时，导师张涛就对徐英说过，做科研首先要理论基础扎实，同时要非常重视成果转化问题。“只有将科研成果转化为现实生产力，才能使成果转化落到实处。”徐英说。

　　最让徐英感到自豪的成果转化案例是，2005年珠峰科考队应用了她课题组研制的浮子流量计；后来天宫一号和二号上天时，宇航员氧气流量测量也应用了课题组的流量计。

　　“我们反对上不着天、下不着地的科研，那样的科学技术怎么转化为现实生产力？”徐英做科研秉承着导师的理念，“这是我们课题组一直传承的价值观”。

　　正是在这种价值观的指引下，近十年来，徐英的主攻方向转向了国家重大需求——油气田井口不分离计量技术，研制成功的湿气两相流量计先后在威远、涪陵、长宁等国家级页岩气示范区开展了工业测试和规模化应用推广工作。

在天然气采集过程中，管道内常伴有凝析油及地层水等液态介质。陆地油气田传统的计量方法是建设数千平方米的集气计量站，将湿天然气分离成气体、液体两部分才能得出测量结果。徐英教授课题组经过十余年的自主研发，研制成功了湿气两相流量计，无需气、液分离即可实时气体、液体流量的计量，并成功应用于我国页岩气田、凝析气田、致密砂岩气田及低渗透气田等诸多陆地气田，大幅降低了天然生产成本。

页岩气平台全景

湿气两相流量计应用（页岩气应用）

湿气两相流量计应用（凝析气田带液计量--塔里木)

据预测，未来全球50%左右的油气资源将来自海洋。然而深水装备受苛刻工作条件的限制及高昂的安装使用维护运行成本限制，水下生产系统的关键设备使用寿命通常要求达到20年以上，导致我国深海装备诸多关键部件只能依赖进口。如水下流量计单台价格甚至高达数百万美金，且全世界只有4家公司垄断国际市场。不仅如此，基于核子射线源这一最关键的感测部件只能依赖进口。

天津大学研制成功的水下两相湿气测量装置解决了这一难题，其方案是将超声技术与异型文丘里技术有机结合，利用二者在湿气测量中的特殊性和优势，形成互补，实现了差压式与速度式流量测量原理的有机融合。在结构设计方面，异型文丘里采用了多射孔取压及内藏环形导压专利设计结构，同时，突破了以压力、温度、差压等关键感测部件原装进口作为流量计基本单元模块的设计思路，大大地节约了成本，该技术应用于实际生产后，可将设备制造成本降至50万元人民币左右。