中国石油大学（华东）化学工程学院教授、博士生导师田原宇作为第一完成人完成的 “典型农林废弃物快速热解创制腐植酸环境材料及其应用”项目，获得2020年度国家技术发明二等奖。该项目在国际上首次实现了农林废弃物快速热解制高纯高活性生物腐植酸工业化生产；将生物腐植酸制成高值靶向腐植酸环境材料，在国际上首次实现污染退化土壤的可持续修复。同时，该技术在农业方面的广泛应用还可以加快土壤固碳，为我国实现“双碳”目标贡献更多力量。
十年磨一剑。此次获奖，距离田原宇团队上一次获得国家科技进步二等奖，已经整整过去了十年。
“项目主要包括两个部分，一是农林废弃物快速热解，二是利用液化产品制作腐植酸靶向环境材料。”田原宇说。他和团队人员从2003年开始相关研究，为了让研究从“实验室”尽快走向“生产车间”，他一年三分之一的时间都“泡”在企业生产一线。他们原创性提出了“快速热解过程控氧控灰”思路，发明自混合下行循环床快速热解成套技术，完成了从“0”到“1”的跨越，在世界上首次实现了农林废弃物快速热解制取腐植酸万吨级工业化生产。该项目仅授权发明专利就有38件，其中美国专利7件。
据介绍，农林废弃物快速热解产物除了制取腐植酸，还有半焦粉、木醋液、硅钾肥、热解干气等，这些产物都非常有利用价值。2012年，世界单套规模最大的20万吨/年工业化装置在广饶建成。“这套装置最初是制取液体燃料，2014年国际原油价格下降，装置经改良用来制取腐植酸，并实现长周期稳定经济运行。”田原宇说。该装置年处理企业剩余锯末、玉米秸秆和稻壳20万吨，仅腐植酸就可生产8万吨。目前国内外生物质快速热解装置不足10套，使用田原宇团队工艺技术的就有5套。
“腐植酸是国际公认的绿色高效土壤修复环境材料，被称为‘土壤生态环境可持续发展的生命源泉’，简单说就是腐植酸可以促进土壤中微生物生长，促进土壤团粒化，增加孔隙度，使土壤具有良好通透性，有利于土壤中水、肥、气等调节，形成适合植物根系生长发育的良好土壤环境，提高作物产量。”田原宇介绍，团队合作企业生产的“澳佳”含腐植酸复合肥料等产品应用到了莱西、平度等地生姜、西红柿、花生、桃的生产，提质增产效果非常好，其中生姜产量增加了一倍。
在此基础上，田原宇团队进一步研究创制了重金属污染土壤修复剂、盐碱地改良剂、可降解腐植酸地膜等系列高值靶向腐植酸环境材料，攻克了污染退化土壤可持续修复的世界性难题。
“我们国家提出力争到2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和目标。依靠植物光合作用进行生物固碳是一种非常重要有效的碳中和方式。”田原宇说，农林废弃物等制成的腐植酸用来改良土壤从而固碳；同时，可以强化农作物、太空芦竹等固碳生物的生长；固碳生物的秸秆还可以进一步加工，制取更高价值产品，比如太空芦竹可以提取出高纯度大豆蛋白、生物纤维等，从而形成闭环良性循环。他给记者算了一笔账：“现在我们国家因重金属污染、盐碱化和沙化等造成的污染退化土壤已高达73亿亩，如果拿出其中的10%来修复并种植高产的太空芦竹，按每亩地6吨的产量（含水18%）计算，可以实现8吨的固碳量，每年可以固定二氧化碳53亿吨，这个数字对于实现碳中和是非常可观的。”
目前，系列高值靶向腐植酸环境材料产品正在东三省等地推广，用以改良黑土地。未来，他希望更多土地能够用上腐植酸系列产品，促进农业增产增收，更好助力国家“双碳”目标实现。
国家技术发明二等奖获得者、中国石油大学（华东）孙宝江教授团队：
攻克世界难题，关键技术制服海洋深水钻探“拦路虎”
□青岛日报/观海新闻记者 王世锋 文/图
“长江学者奖励计划”特聘教授、中国石油大学（华东）石油工程学院博士生导师孙宝江牵头，联合中海油研究总院有限责任公司等单位完成的“海洋深水钻探井控关键技术与装备”获得2020年度国家技术发明二等奖，该技术攻克了海洋深水钻探井控的世界性难题，项目成果国际领先。而早在2007年，孙宝江以第二完成人身份参与的“自振空化射流技术与应用”项目就曾获得国家科技进步二等奖。
钻探是发现和探明油气等海洋矿产资源储量及分布不可缺少的重要环节，是海洋资源勘探风险最高的作业阶段。钻探是在没有打过井的区域打井，当地质学家研究指出某一个地方有油气，就需要进行钻探，给地球局部“把脉”以确定该区域油气的具体存在，因而难度也更大。
海洋深水钻探受板块构造运动等影响，不同地层的压力有非常大的不确定性。如果打到高压地层，很容易就会发生业界称之为钻探“拦路虎”的井喷。据统计，近30年全球海上严重井喷事故超过300起，其中仅2010年墨西哥湾井喷事故就造成超过680亿美元经济损失和生态环境灾难。
因此，深水钻探井控安全成为行业公认的世界性难题。“打井碰到异常高压时，地层里一般有气体进入到井筒，造成井筒多相流，而多相流的准确计算理论存在瓶颈，亟待突破。”孙宝江说，他和团队基于主动井控的思想，本着早发现、早预测才能早控制的思路，经过近10年研究创建了“超临界-气-液-固（水合物）”多相流深水井控理论模型，攻克了井筒压力预测误差大导致井筒压力控制困难的理论难题，发明的“精确计算井筒压力-早期识别井底气侵-即时处置井喷风险”井控方法实现了井控关键装备研发的源头创新。
在理论支持下，他们发明了非体积膨胀原理的井下气侵早期监测方法，开发了井喷预警模式识别专家系统，发明了气侵早期监测装置。“简单说就是借助布设在钻柱等位置的传感器，实时监测地层、井筒各类时钻特征数据，通过专家系统对大量数据实时分析，及时掌控井底气侵情况，实现了‘侵入即发现’，避免大量气体升至海底防喷器以上才发现而容易导致的井涌井喷问题，为压井作业赢得宝贵时间。”孙宝江说。
他们还发明了可实现井筒环空压力自动控制的“动态压井钻进”井控装备，实现了“边钻边压”，解决了传统压井方法需停钻关井导致气侵处置不及时、井喷风险大的难题，一次压井成功率100%。
该项目获授权发明专利35件，其中美国专利4件。同时，还培养了一批井控专业领域中青年科技人才，包括俄罗斯科学院院士、教育部长江学者特聘教授、国务院特殊津贴专家、“万人计划”科技创新领军人才等高层次人才9人次，为井控技术人才培养做出了贡献。
据悉，项目成果自2011年投入市场应用，已全面应用到了我国南海及海外多个深水油气田。项目实施以来连续10年未发生深水井喷事故，经济效益显著。“项目成果重要性不仅仅在于经济效益，更在于它的社会效益，它推动了深水钻探井控技术装备跨越式发展，大幅提高了油气钻探、开采的安全性，保障了我国深水油气的自主开发。”孙宝江说。我国海洋国土面积约为300万平方公里，海洋矿物资源极其丰富，仅南海海域石油地质储量就有230亿-300亿吨，可燃冰资源量约为800亿吨油当量，其中70%以上蕴藏于深水区。项目成果突破了南海深水油气开发的关键技术，推动了南海油气资源的开发，助力我国海洋钻井作业能力迈入超深水行列，为国家能源安全贡献了关键技术力量，更好助力了我国海洋强国建设。
□青岛日报/观海新闻记者 王世锋 文/图
