吴红阳：技术创新激活石油能源潜力

■ 李源

　　  2000年，世界能源市场上原油价格达到了上个世纪80年代初以来的最高点，原油供货紧张，天然气的价格上涨比较滞后，但也随之呈现出上扬态势。进入21世纪，石油和天然气价格受到地缘政治、经济发展等因素的交织影响，全球能源市场的供需矛盾也在不断升级，新兴国家的经济增长导致能源需求增加，而传统能源生产国的产量增长放缓，能源价格总体趋势仍然在波动中上涨。因此，各国能源企业纷纷将焦点转向成本控制与效率提升，加强对老旧油田和天然气田的精细化管理，力求实现资源的高效开发，油气行业对技术创新的需求尤为迫切。

　　  随着全球化与市场化的不断深入，石油开采行业逐步迈向开放和竞争的新阶段。拥有突破传统经验操作模式、推行技术创新的石油开采技术专家吴红阳脱颖而出，并开始推动石油开采技术革新。从业二十余年，吴红阳凭借持续不断的技术研发创新和配套设施优化升级，为玉门、西南等地的油气田带来了深刻的技术变革。他深度参与了设备优化、数据分析与定制化解决方案的研究，破解了国内油气行业的一系列核心技术难题，成功申请了天然气开采处理装置、内笼套式电动截留阀、柱塞举升排水采气优化等多项发明专利，发表了《储气库注采管柱轴向振动相似模拟试验研究》等学术论文。2022年，因吴红阳在推进石油和化学工业科学技术进步中作出突出贡献，被授予国家科技进步奖一等奖。吴红阳的贡献不仅体现在技术创新层面，更在于为整个油气行业的高质量发展注入了新的活力与动力，显著增强了中国油气在全球市场的竞争力。

技术创新助力高效开采

老油田焕发新生机

　　  自1938年首次被发现并投入开采以来，玉门油田已经经历了87年的石油勘探和开发历程。在其辉煌时期，原油年产量最高时达到140万吨，占全国总产量的87.78%，是中国第一个天然石油基地。然而，进入上个世纪90年代至21世纪初，随着地下油气易开采储层的枯竭，玉门油田的产量迅速下滑，但其周边百米范围内的地下深处仍存在着少量高价值石油储藏，具备继续开采的巨大潜力和价值。在全球油价波动和能源安全的双重压力下，对玉门这样的老油田进行进一步的技术改造和深入挖掘就显得尤为重要。2005年，中石油决定邀请石油开采技术专家吴红阳，协助其将玉门油田一号井转为注水井，并通过定制化方案提升石油开采效率。

　　  注水井技术通过注水泵向地下油层注入高压水，增加地下油藏压力，降低原油黏度，从而促进周边原油向油井井筒中流动，提高采收率。相较于动辄数千万元的新井钻探和建设成本，注水井方案无疑更具经济性。但其核心设备——高压注水泵通常在40-60兆帕（MPa）的极高压力下运行，不仅要承受高流速的水流冲刷，还要应对水中杂质和腐蚀物质的侵蚀，导致注水泵的核心部件频繁磨损，每年需要花费约50万元人民币进行整体更换，更换期间还需要停工，对生产进度也造成了极大影响。吴红阳仔细观察和分析了注水泵在高压条件下的泵体受力分布与密封性表现，提出了一个注水泵柱塞衬套模块优化方案：将易磨损的3—5个核心部件集中于一个独立的衬套模块，仅通过更换衬套即可实现注水泵的维护和更新。同时，吴红阳选用氮化硅、碳化硅等具有更高耐磨性的材料作为衬套的制作材料，大幅延长了使用寿命；通过不断优化衬套结构，吴红阳还显著增强了注水泵的密封性和使用强度。吴红阳改造后的注水泵维护周期延长至三年甚至更久，更换衬套的成本更是降至不足百元，即使遭遇特殊情况需要更换整个注水泵，成本也仅几千元。至此，吴红阳的一个发明创造为石油勘探节省了数百万的直接成本以及更多的间接成本。

　　  此后，玉门油田不断改造枯竭油田进行二次开采，实施节能减排、资源循环利用等措施，为老油田的长期稳产夯实了基础。2023年，玉门油田成功建设了全国第一个“零碳油田”，原油产量也从2000年的40万吨提升为70万吨以上，石油产量当量再创新高，为石油工业的绿色发展树立了典范，成为油田转型升级的新亮点。石油开采技术专家吴红阳的技术创新彻底颠覆了石油开采行业结局，为老旧油田高效开发提供了全新的低成本解决方案。

柱塞举升新突破

翻开采气技术新篇章

　　  尽管高压注水等方式在石油二次开采中起到重要作用，但在天然气开采过程中，水却成为制约生产的关键因素。一般来说，天然气储层与地下水常常属于同一个储藏体系。随着天然气储量变低，气藏压力和气流速度逐步降低，导致井筒中的液体与气体无法连续向上流动，会发生“滑脱现象”。气井中的液体慢慢回落到井底，形成井筒内严重的“积液阻塞”问题，最终会导致天然气采收率大幅降低，严重时甚至会导致气井停产。传统行业内通常使用柱塞气举排水采气工艺来解决这一问题，但该工艺高度依赖人工经验，通过观察生产状况手动判断积水程度，再决定排水时机。这种方法不仅效率低下，而且存在严重的滞后性，往往积水问题已经相当严重时才能被发现，人力成本和设备负担巨大。特别是在长期采气过程中，这种方法不仅影响天然气的稳定输出，还可能加速井筒老化，甚至报废，造成巨大经济损失。

　　  2021年，吴红阳再度受中石油邀请，帮助其解决天然气生产过程中的柱塞举升难题。吴红阳结合国外经验和现有设备，提出了突破性的柱塞举升技术优化方案（一种柱塞举升排水采气优化设计计算方法，专利号：CN114329840A）。该方案的核心在于精准调控柱塞举升的运行频率和时间节点，使排水过程与气体生产紧密匹配。根据井筒的实际地况，吴红阳将阀门的开关动作与井内、地面压力变化相结合，实现了柱塞举升的智能化控制。此外，吴红阳还改进了柱塞的结构设计和阀门的调控机制，使技术更加灵活地适应不同井况需求，通过在井筒底部安装柱塞和坐落器，在地面加装阀门，利用阀门开关的调节实现柱塞的上下移动，将积水迅速排出井筒。这种“即采即排”的排水模式有效解决了积水问题，避免了水量积聚对井筒正常运行的破坏，显著延长了井筒使用寿命。

　　  同时，吴红阳还建立并完善了一套多元化井筒诊断技术，通过数字化技术建立了“精细诊断＋智能工艺一体化”的排水采气精细化管理体系，并研制出柱塞气举智能化配套设备。优化后的系统在高压、高产气量条件下表现尤为出色，大幅提升了设备运行的稳定性和效率。吴红阳的柱塞举升技术在国内的领先实践，不仅为中石油多个天然气井筒提供了高效解决方案，显著提高了采气量，还创造了巨大的产业价值。他的这一技术革新不仅推动了天然气开采领域的技术进步，更为整个石油开采行业树立了新的标杆。

　　  在全球能源市场变革和国内“开源节流”战略推进的大背景下，吴红阳以卓越的技术能力和创新精神，在油气行业不断突破核心技术壁垒，推动了行业从传统经验操作向精细化、高效化的转型，也为全球能源行业的可持续高质量发展提供了技术示范。我们也期待吴红阳能为行业带来更多的创新与突破。