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    简报(总第308期)

    日期 2001-01-05   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

    简报 第2期 总第308期 委办公室 01-1-5 -------------------------------------------------------------------------------- 用于开采石油的潜油电泵机组关键器件 ——温度压力双参数传感器在我国研制成功   哈尔滨理工大学雷清泉、范勇教授在国家自然科学基金的连续资助下,对导电高分子材料结构与电荷运输特性关系等进行了长期研究,成功制备了具有自主知识产权、用于石油开采的潜油电泵关键器件-温度压力双参数传感器,应用于国内外采油机组,取得显著的经济和社会效益。   石油是常规能源,也是国家的战略资源。在世界范围内石油能源紧缺的情况下,增加石油生产的科技含量,提高油井的采油率是提高石油能源利用效率的重要措施之一。目前生产石油的油井主要有自喷井、抽提井与电泵井三种。由于电泵井的排油量最大,最高日产可达1万桶,因此在各国采油中获得广泛应用。   在石油工业的采油生产过程中需在油井下同时测试温度和压力这两个重要参数,以便连续监测井下地层的压力及温度变化,为正常、有效采油提供真实的第一手地层资料。同时监测电机的温度变化,以避免电机烧坏。这样既可节省因电泵烧坏而需维修的昂贵费用,又可保证连续采油。而传统的传感技术不能同时完成测压、测温的双重任务,因此,用于采油的潜油电泵机组中的测压、测温双参数传感器是井下潜油电泵的关键器件。美、日、加、法等国纷纷投巨资进行研究,已开展多年均未取得成功。   哈尔滨理工大学雷清泉、范勇二位教授在国家自然科学基金的支持下,基于理论研究和导电有机高分子新材料上的突破性进展,通过与大庆电泵电器设备厂的长期合作,经多年艰苦努力,终于成功研制了具有原始创新性的压力、温度双参数传感器,并应用于国内外油井,取代了传统的测试装置,取得明显的经济和社会效益。   雷清泉、范勇二位教授自1993年起获得国家自然科学基金面上项目(3年5.5万元)的资助,开展“热释电流及热释光联用技术研究聚对苯硫醚的载流子陷阱”研究。他们自行研制了国际上无商品出售的国内第一台热释电与热释光联用装置,由微机完成微弱光及电信号的数据采集与处理和升温控制, 为高聚物的载流子陷阱结构表征、复合材料的界面特征分析提供了可靠、高效的检测设备。在此基础上,研究了若干高分子材料中载流子陷阱与复合中心的产生、高聚物的分子及聚集态结构、以及载流子释放与分子运动之间的关系,取得了一系列理论成果,为高分子温度压力双传感材料与传感器件研究提供了科学依据和新思路。   1996年雷清泉、范勇又获得国家自然科学基金连续资助,开展了“油井测压测温传感器用聚省醌自由基高聚物结构与导电性”的研究,成功设计制备了一系列带有稳定自由基的聚省醌高分子材料——一类具有本征导电特性的新型材料,对压力、温度变化的灵敏度比现有硅力敏器件高一到两个数量级,是目前压力灵敏度最高的半导体材料;将这种材料的适用温度范围从室温提高到200℃。由此他们敏锐地意识到此类新材料适于制作新的压力温度传感器,在该材料由粉体加工成膜片等关键技术取得突破的基础上,他们运用自主研究的压力温度双参数分离变量电路原理及数据分析方法,成功制成了用于潜油电泵的导电高分子压力温度双参数传感器。这项研究成果具有自主知识产权,已获国家发明专利。经专家鉴定属国际首创。它解决了长期阻碍此类半导电高分子粉沫材料规模化应用的国际性难题,将对其他粉沫敏感材料的应用起指导作用。   这种用于潜油电泵的导电高分子材料压力温度双参数传感器,性能优异,市场广泛。与目前国际上广泛使用的美国瑞达(Reda)等公司生产的电位计式测压传感器相比,该传感器使用寿命至少长三倍,使用温度范围至少高50℃。该传感器与大庆潜油电泵技术服务公司的采油机组配套后,提高了高技术含量和水平,大大增加了产品的附加值和国际招标竞争优势。该产品目前已打入国际市场,出口苏丹、美国、委内瑞拉等国家采油机组上百套,整机创汇已达2300万美元。其中传感器具有很高的经济附加值,销售利润率高达75%。此外,配有这种传感器的采油机组在我国南海油田、新疆油田和渤海油田的销售额已达4000万元,正在为我国油田开发和西部开发作出重要的贡献。   上述成果发表论文多篇,并出版专著一部,获得了1998年国家机械工业局科技进步一等奖。目前在国家自然科学基金的进一步支持下,他们正在开展“高压力下热激电流测量与高聚物陷阱类型电老化的研究”项目,将通过进一步深入研究,揭示高分子材料中陷阱、电荷的规律,研究材料使用性能如老化机理等并建立寿命预测方法。 -------------------------------------------------------------------------------- 责任编辑:沈林福     电话:62327081传真:62326879



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