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【走进高科技企业中的班组④】向光而行的“拉

点击:时间:2022-04-19

  用光来解释气体是件很神奇的事。在中国石化经纬公司这个国家级高新技术企业里,“拉曼团队”负责人夏杰带领队员,通过激光综合分析仪对刚从地层采出的气体进行光谱分析。10年间,他们通过持续的技术攻关,攻克了多个世界级难题。

  3月27日,雨后的巴山蜀水湿漉漉的,油菜花像云一样从山脚铺向山腰。莽莽群山中钻塔依稀可见,西气东输管道从大山深处跋涉而来,又奔向远方,连接着城市、乡村,连接着千家万户……

  这里是我国西南油气的主产区。在位于四川绵阳的中国石化经纬公司西南测控公司绵阳基地一间不足30平方米的铁皮营房里,“拉曼团队”负责人夏杰正带领队员,通过激光综合分析仪,对刚从地层采出的气体进行光谱分析。

  拉曼是印度物理学家,他采用单色光作光源,发现每一条入射谱线都有相应的变散射线,这一发现被称作拉曼效应。“用光来解释气体是一件很神奇的事。就像一束阳光可以折射出赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色,我们通过拉曼激光气体分析仪能够连续检测各种烃类及非烃类气体,快速发现薄层、裂缝性、弱显示油气层,准确识别混油钻井液条件下的油气组分。”夏杰津津乐道。

  “近年来,我们运用这一技术,已经发现油气显示35层,总厚度超过1500米,油气发现率100%。”夏杰说话时,眼中闪着一束光。

  “眯着眼,看阳光从窗户照进来,空气中那些看不见的尘埃都在光中显现出来,它们在光中旋转、飘浮。当我用水枪把一簇水雾喷射到光中,眼前又神奇地呈现出七彩光环。”他说,“光的世界充满魅力,让我想去一探究竟。”

  那时候,夏杰喜欢收集各种各样的玻璃瓶。因为买不到凸透镜,他把瓶子敲碎,留下瓶底。每一个瓶底的颜色、厚度不同,透过它看到的世界也变得多姿多彩。在石头上把瓶底打磨光滑,就成了一面凸透镜,对着太阳聚焦,可以生火。夏杰和小伙伴们曾经用这火来烤毛豆,那是无比欢乐的童年记忆。

  夏杰毕业于中国地质大学,学的是计算机及应用,毕业后来到中国石化从事油气勘探开发。

  作为国家级高新技术企业,中国石化经纬公司具备国内领先的定测录导业务科技研发和核心技术装备培育实力,具有基础应用研究和高端应用研发、成果转化、产业培育和人才培养一体化优势。

  近年来,随着我国油气勘探程度不断深入,难动用储量开发 “低、深、隐、难”等问题愈加突出,非常规油气田的勘探、页岩气的开发对地层油气解释分析技术提出了更高的要求。传统气相色谱气体分析技术存在气体分析周期、烃类和非烃类无法同时检测且气路系统复杂、附属设备多、检测速度无法满足油气勘探开发的需要等弊端。

  负责物资装备的夏杰潜心研究解决方案。在查阅国内外相关资料并经过大量的调研和分析后,一个大胆的计划在他心中逐渐形成——借助一束光,生产出具有自主知识产权的国产化高端气体分析仪,让中国智造解决油气勘探开发难题。

  夏杰的构想是利用拉曼光谱原理,通过激光枪射出一束激光,当光子与气体分子碰撞时发生非弹性散射,产生拉曼光谱。每一种气体具有唯一的拉曼光谱,具有指纹性特征,因此可以准确检测气体浓度。

  最初的研发团队只有夏杰和施强、胡昌平三位成员,他们为团队取名为“拉曼团队”。实验室是一间简陋的废弃营房,一台简易的光机架,一支激光枪,“拉曼团队”开始了长达10余年的逐光之旅。

  因为实验要求无尘无光,刚开始,每天做实验时,都要给房间洒水除尘,用黑布把窗户密封严实。漆黑的实验室里,一束微光,几双专注的眼睛,夜以继日地实验,建立数据模型……每天从实验室出来,眼睛都是酸涩的。

  2011年,《拉曼激光气体分析录井技术先导试验》在中石化石油工程管理部立项。

  2012年,“拉曼团队”研制出全球第一台具有12种气体检测能力的拉曼原理样机。

  2014年,他们成功研制出全球首台狭缝分光拉曼工程样机,为打造出国产化高端气体分析仪迈出了坚实的一步。

  2015年至今, “拉曼团队”核心成员从三人扩至七人,科研人员先后在川西、川东北、山东、新疆等不同探区、不同油气藏、不同钻井施工条件下,成功开展一系列拉曼气体分析仪现场应用试验。

  10年中, “拉曼团队”通过艰难、持续的技术攻关,攻克了拉曼效应弱、重组分拉曼谱难以分离等世界级难题,拥有了拉曼气体分析新技术,完成了该技术从实验室研发、先导试验到现场应用的转化,获得国家专利8项,发明与实用新型专利各4项,在不同类型油气藏的20多口井进行了上井应用,仪器的可靠性、稳定性得到验证。

  日前,“拉曼团队”和经纬公司地质测控研究院工艺所合作开发出中国石化首台高端综合录井仪——拉曼激光平台录井仪,这标志着拉曼激光分析技术进入工业化推广应用阶段。未来,将在难动用储量开发及快速发现薄层、裂缝性、弱显示油气层方面大显身手。

  谈起拉曼激光气体分析技术的应用前景,夏杰言语之间充满自豪:“除了适用于油气勘探开发领域,这项技术还可用于矿山、钢铁,化工、炼化、大气环境监测等行业,对石油天然气,高炉气、裂解气、煤层气、有毒有害气体以及其他气体分析技术难以检测的H2、N2、O2、CL2等双原子分子气体进行连续快速在线检测,为减少碳排放,实现碳中和做出贡献。”

  “这个世界充满了各种各样的光,有的肉眼看得见,有的需要借助仪器才能看见,它们都可以被人类利用。”夏杰说,一束光里蕴藏着无数的秘密,等待着人类去揭开。

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