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刘清友:突破“卡脖子”技术,“成都智造”钻头成“定海神针”

来源:| 发布时间:2020.07.06| 浏览:143次

从研发国产化钻头,

到解决深海油气开采中的管柱安全问题,

这背后,

从0到1的原始突破,

都与刘清友“数十年如一日”的科研攻关分不开。


从“甘坐冷板凳”的基础研究,

到实现科研成果产业化,

累计产值达100余亿元,

这背后,

从1到N的应用转化,

都与刘清友身上的“科学家精神”与“企业家精神”分不开。1594175701685539.png


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成都理工大学校长——刘清友,为我国突破石油钻井装备领域“卡脖子”技术,做出了重要贡献。

科研工作者、创新创业者、高校管理者……无论是何种身份,刘清友一直在科技创新的道路上奋勇向前。


今天,就让我们对话成都科技创新大脑——成都理工大学校长、成都市科学技术顾问团顾问刘清友。1594176373131337.png

扎根石油装备领域 数十年如一日潜心筑“梦”

出生于农村山区的刘清友,至今仍清晰的记得小时候借住在自己家的那支石油地质勘测队。

“我对他们工作中使用的钻机和钻头非常感兴趣,也很崇拜他们的工作。当时,我就暗暗下定决心,希望凭借自己的努力,为国家开采石油、实现能源自主做贡献,并减轻勘探工作者的劳动强度、提高工作效率。” 刘清友回忆道。

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少时的这段经历,成为刘清友一直坚守石油装备领域的初心,为他“能源强国”的梦想埋下了希望的种子。在报考大学时,他毫不犹豫的填报了西南石油大学(当时名为“西南石油学院”),选择了石油矿场机械专业。

进入大学后,刘清友没有一天放松对自己的要求。大学4年时间,他的成绩在全年级一直名列前茅。

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“做科研来不得半点虚假。”这是刘清友经常挂在嘴边的一句话。正是这种始终如一刻苦钻研的精神让刘清友一直潜心扎根在石油装备领域,甘坐“冷板凳”,敢啃“硬骨头”。在完成本科学业后,他又相继在重庆大学完成硕士研究生学习,在西南石油大学完成博士学习。

“为响应国家能源发展重大需求,我的博士生导师是我国钻头技术的奠基人马德坤教授,在他的指导下从事钻头的基础理论、实验方法、研发技术及产业化,率先开展钻头-钻柱-岩石系统动力学的研究,打破我国钻头产业对国外技术的依赖,这奠定了我一生的研究基础和方向。”刘清友说道。

从此,刘清友与钻头研究结下“不解之缘”。

突破“卡脖子”技术 开创性完成钻头国产化研发

看似不起眼的钻头,实际上却是石油装备领域的“小巨人”。“‘钻头不到,油气不冒’。钻头是钻井中最核心、最关键的装备,技术含量最高,直接影响钻井成本(30%-70%)和钻井速度。”刘清友介绍道。

可以说,钻头是一个国家钻井技术及装备水平的重要标志,只有掌握好了钻头技术,才能在油气装备市场占有一席之地,才能在行业内拥有话语权。

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过去我国石油装备主要依赖于国外进口,关键核心技术受制于国外。随着我国油气开采的深度越来越深,对钻头的要求越来越高。如果不能掌握自己的钻头研发技术,我国的油气资源开发、技术、成本都会受到很大限制,难以满足我国经济社会发展的需要。因此,实现我国钻头国产化迫在眉睫。

刘清友就是这一领域的“开拓者”。为了早日实现钻头国产化的目标,刘清友成了“最早到实验室,最晚离开实验室”的那个人,连续三个春节都没回过家。

“我们既要建立自己的理论体系,也要建立自己的实验装置验证理论。”刘清友笑称,“当时一个程序过不了,一周都睡不好觉。时刻都在想着‘程序要如何调试’‘哪个步骤还可以再改进’,我的体重当时从130斤直接降到100斤。”

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功夫不负有心人。刘清友与团队协同合作,建立了钻柱系统动力学,开创性地提出了一套领先的理论模型及软件平台,突破“卡脖子”技术,并在牙轮钻头及金刚石钻头设计生产上取得突破性进展。“从2000年以后,我国的核心钻头设计、加工基本实现自主化,打破了国外垄断,完全满足了自己的需求。”

此后,刘清友又围绕深井、深水、页岩气等不同油气资源开发领域,探索个性化钻头设计、生产方法,为我国能源开采提供了生产效率高、开采成本低、使用寿命长的“动力源”。

向海洋“进军” 参研“海洋石油981”获国家科学技术进步特等奖

创新无止境。一次偶然的学术交流会议,让刘清友把专长又发挥到了海洋这一全新的领域。

“我国海洋资源丰富,但海洋油气资源开发并不充分,同时,多集中在近海。”刘清友介绍道,“要实现深海油气开发,对石油装备提出了很高的要求。”

通过超深水半潜式平台“海洋石油981”项目,我国解决了这个装备技术难题,但新的问题随之而来——“海洋石油装备有了,但要如何实现安全钻井?”

这其中,最大的难题就是要在有海水海浪侵蚀、内流涌动、强台风来袭等诸多不稳定的自然环境下,解决从平台到海底三千米的管柱安全问题。在当时,我国在这一领域的研究尚处于空白。

一次学术交流会议让刘清友的研究成果引起超深水半潜式平台“海洋石油981”项目方注意。通过前期研讨、调研,刘清友决定带领团队再次迎难而上。

“海洋与陆地的环境有很大的区别,海洋对我们而言是一块全新的领域。当时,没有任何可以借鉴的成果,唯一的基础就是我们原来研究的钻井动力学。”刘清友不敢松懈,他带领团队制定了完整的研究进度表,把科研攻关任务量具体到每一周、每一天……

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从0到1,刘清友团队再次圆满完成科研攻关。“我们用半年多的时间,拿出了一套解决方案,既建立了理论模型,也完成了实验验证,并提出了一套针对深水钻井的安全控制的技术措施、分析软件及安全操作手册,成果在多个深水平台成功应用,至今未发生安全事故,社会经济效益显著。”刘清友自豪地表示,“能够参与帮助解决国家能源发展需求,我们倍感荣幸。”

2014年,超深水半潜式平台“海洋石油981”研发与应用获国家科学技术进步特等奖。

在“不足为外人道”的攻坚克难背后,刘清友再次啃下一块“硬骨头”。

点赞成都科技创新环境 鼓励高校院所科研人员积极创新

除了具有“科学家精神”,刘清友也极富“企业家精神”,在推进科技成果转化,实现产业化的道路上,也交出了一份亮眼的“成绩单”。

据刘清友介绍,他和团队的系列研究成果已经在10余家钻头骨干企业转化,并主持生产三大类十余个系列20余万只钻头,占我国复杂难钻市场90%的份额,并畅销国际市场,累计产值100余亿元。

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“成绩单”的背后,与成都良好的产业基础及科技创新环境密不可分。“目前,在成都八里庄,钻头上下游产业已形成规模效应,从专业的科研团队到技术领先的钻头生产工厂……产业创新要素一应俱全,为我国能源开采提供了重要的技术支撑和产品支撑。”刘清友总结道。

另一方面,成都一直大力推动科技成果转化,并敢为人先,率先在国内开展技术经济职称制度改革,制定出台了系列政策和配套措施,让更多科技成果从“书架”搬上“货架”。

在刘清友看来,“在科技创新上,成都有很大的优势。一是自然条件优越,二是政策支持力度大,三是人才资源丰富。近几年,成都也多措并举,鼓励高校、科研院所、企业积极创新,这也为城市快速发展打下了良好的基础。”

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作为成都理工大学校长,刘清友也十分认同科学研究一定要服务社会经济发展,“高校的职责是立德树人,培养人才。但科研与教学并不冲突,把科学研究与经济社会发展结合起来十分重要。事实上,利用高校的创新、人才优势,在用科研成果服务地方社会经济发展的过程中,反过来,也会加深对人才培养的认识,明确社会对人才的真正需求,这也是一个良性互动的机制。”