【走進高科技企業中的班組④】
原標題:一間簡陋的實驗室,一臺簡易的光機架,一支激光槍,他們開始了長達10余年的逐光之旅(引題)
向光而行的“拉曼團隊”(主題)
田宏遠 朱創業
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用光來解釋氣體是件很神奇的事。在中國石化經緯公司這個國家級高新技術企業里,“拉曼團隊”負責人夏杰帶領隊員,通過激光綜合分析儀對剛從地層采出的氣體進行光譜分析。10年間,他們通過持續的技術攻關,攻克了多個世界級難題。
3月27日,雨后的巴山蜀水濕漉漉的,油菜花像云一樣從山腳鋪向山腰。莽莽群山中鉆塔依稀可見,西氣東輸管道從大山深處跋涉而來,又奔向遠方,連接著城市、鄉村,連接著千家萬戶……
這里是我國西南油氣的主產區。在位于四川綿陽的中國石化經緯公司西南測控公司綿陽基地一間不足30平方米的鐵皮營房里,“拉曼團隊”負責人夏杰正帶領隊員,通過激光綜合分析儀,對剛從地層采出的氣體進行光譜分析。
拉曼是印度物理學家,他采用單色光作光源,發現每一條入射譜線都有相應的變散射線,這一發現被稱作拉曼效應。“用光來解釋氣體是一件很神奇的事。就像一束陽光可以折射出赤、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色,我們通過拉曼激光氣體分析儀能夠連續檢測各種烴類及非烴類氣體,快速發現薄層、裂縫性、弱顯示油氣層,準確識別混油鉆井液條件下的油氣組分。”夏杰津津樂道。
“近年來,我們運用這一技術,已經發現油氣顯示35層,總厚度超過1500米,油氣發現率100%。”夏杰說話時,眼中閃著一束光。
一個大膽的計劃
小時候,夏杰就在玩耍中不經意地發現了光的奇妙。
“瞇著眼,看陽光從窗戶照進來,空氣中那些看不見的塵埃都在光中顯現出來,它們在光中旋轉、飄浮。當我用水槍把一簇水霧噴射到光中,眼前又神奇地呈現出七彩光環。”他說,“光的世界充滿魅力,讓我想去一探究竟。”
那時候,夏杰喜歡收集各種各樣的玻璃瓶。因為買不到凸透鏡,他把瓶子敲碎,留下瓶底。每一個瓶底的顏色、厚度不同,透過它看到的世界也變得多姿多彩。在石頭上把瓶底打磨光滑,就成了一面凸透鏡,對著太陽聚焦,可以生火。夏杰和小伙伴們曾經用這火來烤毛豆,那是無比歡樂的童年記憶。
但是,他沒想到,自己以后的工作會是“與光同行”。
夏杰畢業于中國地質大學,學的是計算機及應用,畢業后來到中國石化從事油氣勘探開發。
作為國家級高新技術企業,中國石化經緯公司具備國內領先的定測錄導業務科技研發和核心技術裝備培育實力,具有基礎應用研究和高端應用研發、成果轉化、產業培育和人才培養一體化優勢。
近年來,隨著我國油氣勘探程度不斷深入,難動用儲量開發 “低、深、隱、難”等問題愈加突出,非常規油氣田的勘探、頁巖氣的開發對地層油氣解釋分析技術提出了更高的要求。傳統氣相色譜氣體分析技術存在氣體分析周期、烴類和非烴類無法同時檢測且氣路系統復雜、附屬設備多、檢測速度無法滿足油氣勘探開發的需要等弊端。
負責物資裝備的夏杰潛心研究解決方案。在查閱國內外相關資料并經過大量的調研和分析后,一個大膽的計劃在他心中逐漸形成——借助一束光,生產出具有自主知識產權的國產化高端氣體分析儀,讓中國智造解決油氣勘探開發難題。
夏杰的構想是利用拉曼光譜原理,通過激光槍射出一束激光,當光子與氣體分子碰撞時發生非彈性散射,產生拉曼光譜。每一種氣體具有唯一的拉曼光譜,具有指紋性特征,因此可以準確檢測氣體濃度。
一間簡陋的營房
最初的研發團隊只有夏杰和施強、胡昌平三位成員,他們為團隊取名為“拉曼團隊”。實驗室是一間簡陋的廢棄營房,一臺簡易的光機架,一支激光槍,“拉曼團隊”開始了長達10余年的逐光之旅。
因為實驗要求無塵無光,剛開始,每天做實驗時,都要給房間灑水除塵,用黑布把窗戶密封嚴實。漆黑的實驗室里,一束微光,幾雙專注的眼睛,夜以繼日地實驗,建立數據模型……每天從實驗室出來,眼睛都是酸澀的。
“我們是一群追光族。”施強調侃說。
2011年,《拉曼激光氣體分析錄井技術先導試驗》在中石化石油工程管理部立項。
2012年,“拉曼團隊”研制出全球第一臺具有12種氣體檢測能力的拉曼原理樣機。
2014年,他們成功研制出全球首臺狹縫分光拉曼工程樣機,為打造出國產化高端氣體分析儀邁出了堅實的一步。
2015年至今, “拉曼團隊”核心成員從三人擴至七人,科研人員先后在川西、川東北、山東、新疆等不同探區、不同油氣藏、不同鉆井施工條件下,成功開展一系列拉曼氣體分析儀現場應用試驗。
10年中, “拉曼團隊”通過艱難、持續的技術攻關,攻克了拉曼效應弱、重組分拉曼譜難以分離等世界級難題,擁有了拉曼氣體分析新技術,完成了該技術從實驗室研發、先導試驗到現場應用的轉化,獲得國家專利8項,發明與實用新型專利各4項,在不同類型油氣藏的20多口井進行了上井應用,儀器的可靠性、穩定性得到驗證。
一束光里的秘密
日前,“拉曼團隊”和經緯公司地質測控研究院工藝所合作開發出中國石化首臺高端綜合錄井儀——拉曼激光平臺錄井儀,這標志著拉曼激光分析技術進入工業化推廣應用階段。未來,將在難動用儲量開發及快速發現薄層、裂縫性、弱顯示油氣層方面大顯身手。
談起拉曼激光氣體分析技術的應用前景,夏杰言語之間充滿自豪:“除了適用于油氣勘探開發領域,這項技術還可用于礦山、鋼鐵,化工、煉化、大氣環境監測等行業,對石油天然氣,高爐氣、裂解氣、煤層氣、有毒有害氣體以及其他氣體分析技術難以檢測的H2、N2、O2、CL2等雙原子分子氣體進行連續快速在線檢測,為減少碳排放,實現碳中和做出貢獻。”
“這個世界充滿了各種各樣的光,有的肉眼看得見,有的需要借助儀器才能看見,它們都可以被人類利用。”夏杰說,一束光里蘊藏著無數的秘密,等待著人類去揭開。