石油被称为工业的血液，但更左右着天下经济 。现在一连的低油价极重攻击了天下经济的苏醒，中国经济也受到严重攻击 。
高额的利润和财产争取着石油资源，石油和重大的相关工业昌盛着天下经济 。众所周知，天下石油的增量在海上，而海洋石油的增量主要在深海 。油价走低压榨着利润空间，使得依赖高投入维系高产出的海洋石油、特殊是陪同高危害的深海油气日益艰难，越发使得包括更多高端工业的经济链条彻底崩断，天下经济如大厦倾覆，萧条不可阻止 。突破这个僵局的方法之一，就是降低油田开发本钱，换取低油价下足够的利润空间，从而继续原有工业链，并可能形成新的高端工业 。
深水油气田开发的手艺焦点是水下系统及其生产装备，包括水面以下直至海底井口的所有装置，其中与生产相关的统称水下生产系统（Subsea Production System，简称SPS） 。SPS主要包括水下井口、采油树、海底管汇、水下阀门、疏散器、增压器、回注系统、水下电力单位、毗连器、跨接受、管线及管汇终端、计量器、脐带缆、管线与立管系统等 。在国家科技部、工信部、发改委、国家海洋局和中海油等央企的鼎力大举支持下，上述装备的国产化之路已经走了整整10年，但离中海油的工业化应用还需要更长的时间 。我们面临的最直接的问题，看起来是个简朴的突破外洋垄断、实现这些装备的国产化 。水下手艺与装备不但悠关深水油气田开发，也危及我国海上军事清静，可以设想，海底充满仇人的装置，且不说海洋信息辖档退，潜艇的一举一动就在仇人眼皮底下 。以是，无论怎样，水下系统装备必需所有国产化 。有如公海彩船核武器，仅仅拥有就够了吗？关于深水油田来说，水下生产系统的计划设计不但涉及水下系统装置自己，更涉及整个油田的投资和运行本钱，如装备的测试、运输、装置、检测、监测、维护、修理、应急、拆除等等，每个环节都涉及重大的投资和危害 。凭证国家科技体制刷新的要求，怎样从紧跟国际前沿、起劲实现跨越和赶超，到完全实现引领，这就是国家重点研发妄想所追求的最终目的 。
新一代水下生产系统要实现引领全球，必需提出全新的看法和头脑，根天性地解决深水油气田开发的2个焦点的问题，即“怎样提高水下装置的清静可靠性以及通过越发立异的计划降低油田开发本钱” 。为此，针对3000 米极深水和极地冰区情形，提出“高度集成、高度智能、完全水下和完全流动包管”四个方面的头脑，将古板海底平面疏散安排的水下装备集成到笔直的深水功效舱，形成基于大数据周全智能化和全水下立体空间结构的新一代水下生产系统的立异性完整计划，使其具有如下功效:
（1）建设基于深水功效舱的全干式和半干半湿式的紧凑型笔直水下结构，大幅降低水下系统装备本钱并镌汰水下毗连装备及其使用本钱；
（2）建设以悬浮式水下丛式管汇为中心的全空间结构计划，大幅降低水下装备装置与拆除本钱；
（3）实现基于纳米薄膜理论的油气水砂混输完全流下手艺，大幅降低流动包管本钱；
（4）实现基于大数据、云盘算等信息手艺和纳米智能质料的系统全智能化，大幅提高其清静可靠性 。
二、项目研究内容与原始立异
本项目的指导头脑：通过油气生产工艺与手艺的研究，在深水油气田整体开发计划的指引下提出新一代水下生产系统的看法与指标系统；基于深水空间站提出紧凑型空间笔直安排的整体式全水下系统看法，阻止了水下各装备的单体装置与水下毗连；通过集钻、修、生产与控制于一体的新型水下采油树看法及油气水三相高效疏散的紧凑型疏散增压器计划，实现水下井口以上生产装置的高度集成，进而形成大幅降低开发本钱的水下生产全系统空间结构的立异计划；使用纳米智能质料及其自修复与智能传感器手艺，在大数据配景下实现水下系统全生命周期的康健监测、检测与预警手艺，提高系统清静可靠性与服役寿命；通过开发种种梯级微观结构的自调控智能质料，研究基底外貌结构微米/纳米薄膜质料的薄膜超疏油/超疏水手艺，实现油气水砂混输的完全流动 。
为此，提出了6个重大基础科学问题（深水巨型功效舱压溃愚昧及抗愚昧机理，复合夹层管阀结构流、固、热、侵蚀等多场耦合的基础理论，全生命周期大数据治理的可靠性盘算理论，水下井口稳固性及功效舱承载机理，复合夹层结构抗剪切与疲劳损伤粘结手艺及强度理论，水动力性能研究与井口稳固性理论）和6个主要焦点要害手艺（极深水功效舱收支舱与定位装置手艺，智能制造监测与质料、智能传感器与预警及自修复，事故应急智能处置惩罚及多体功效舱毗连手艺，水下供配电全自动控制及油气水完全疏散手艺，海底能量转化的自俘能手艺，油气水砂混输完全流动纳米薄膜制备手艺） 。
围绕提高系统清静可靠性，重点研究：智能制造、监测与预警手艺，纳米智能自修复及质料手艺，巨型深水功效舱式水下系统整体准确定位装置计划及参数控制手艺，深水功效舱收支舱手艺，段塞流等重大流态下空间丛式管汇与漂浮软管耦合盘算理论，基于完全流动的超疏油/超疏水管道气液固混输理论与工艺，自主决议智能控制手艺 。
围绕降低油田开发本钱，重点研究：水下生产全系统集成整体功效舱笔直安排计划，同时知足钻修井、油气生产与清静控制的钻通型采油树系统计划，基于多场耦合多效协同的油气水三相高效疏散手艺及紧凑型疏散增压器计划手艺，多体功效舱快速毗连与解脱手艺，大幅降低本钱的极深水油田水下生产系统全空间结构解决计划，实现油气水砂完全流动的纳米薄膜加热质料与工艺 。
设置了如下8个课题：
课题1：水下生产系统计划研究
课题2：牢靠式深水功效舱式新一代水下生产系统要害手艺研究
课题3：水上生产系统电力与智能控制全水下解决计划及要害手艺研究
课题4：水下生产系统油气水砂混输完全流动解决计划及纳米薄膜手艺研究
课题5：新一代水下生产系统智能质料与智能传感器要害手艺研究
课题6：新一代水下生产系统全追溯智能制造及测试手艺研究
课题7：基于大数据和云盘算的新一代水下生产系统全生命周期监测手艺和智能治理
课题8：新一代水下生产系统要害力学基础科学的理论研究
本项目的原创性主要体现在“基于大数据、云盘算等信息手艺和纳米智能质料的全智能化深水水下系统手艺”，“基于深水功效舱全水下生产系统的集约式一体化手艺”，“基于纳米薄膜理论的流动完全包管的油气水砂混输手艺”和“水下生产系统全空间结构的高可靠性与低本钱的新一代深水油气田开发解决计划”等四个方面，这些看法和头脑及相关立异手艺必将引领全球：
? 将古板海底水平安排的水下装备集成到基于深水功效舱的“ 整体笔直安排”， 阻止了水下各装备的单体装置与水下毗连；
? 形成基于大数据周全智能化和全水下立体空间结构的新一代水下生产系统的立异性完整计划，彻底改变了深水油气工程开发计划；
? “ 完全流动”看法的提出，彻底阻止了流动清静包管带来的事故、危害和重大投资；
? “全生命周期的全智能化”看法的引入，包管了油田从看法设计到水下生产系统设计、制造、测试、运输、装置、检测、监测、维护、修理、应急、拆除全生命周期的清静；
? 智能质料、智能传感器、自修复、自加热等相关看法和手艺的实现更将倾覆 古板水下生产系统的设计理念 。
三、预期效果和效益
项目牵头单位加入肩负了国家科技重大专项、发改委及工信部海工专项、973 及 863 重点项目、国家自然科学基金等险些所有水下装备要害手艺的研究，其中采油树、管汇、毗连器、阀门等已研制出样机，相关手艺及装备已部分实现工业化应用 。团结申报单位中海油研究总院是我国海洋石油行业深水装备与手艺研发的妄想、组织与实验单位和深水油气田开发的设计单位，向导和组织了中海油一系列水下系统的研发事情 。同时团结中船重工702研究所、上海交通大学、清华、北大、中国科学院力学所等海内顶级研究机构和重庆前卫科技集团等海内水下生产系统主要制造企业，组织由国家优异青年科学基金获得者等多学科攻关步队，跨地区和行业协同立异，实现新一代水下生产系统引领全球的战略目的 。
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