黑龙江省重点学科(4)

   1  机械设计及理论

      2000年“机械设计及理论”专业被黑龙江省教育厅批准建设省级重点学科,该学科带头人是王尊策教授,学科后备带头人是邹龙庆教授和高胜教授。
        机械设计及理论学科涵盖机械设计制造及其自动化本科专业、车辆工程本科专业、工业设计本科专业、机械设计及理论博士点、硕士点。由机电工程系、工程力学系、工业设计系以及由国家技术监督局计量认证的中国石油天然气总公司的重点研究室“石油井架研究室”、中国石油天然气总公司的石油工程节能技术研究中心组成。经过近50年的发展和建设,本学科已形成了“流体机械设计及理论”、“石油机械设计理论及其节能技术”、“机械系统仿真与控制”和“机械设备系统监测、诊断与评定技术”4个特色鲜明的研究方向。
        (1)流体机械设计及理论研究方向
        流体机械设计水平的提高及工作性能的提升都依赖于对其内部流动机理和流动特性进行细致而深入的研究。长期以来,在“流体机械内流机理研究”、“多相流理论及应用”、“油气田流体设备冲蚀磨损机理及试验研究”、“复杂边界及流固耦合研究”形成了自己特色和优势。注重将实际问题提高到理论高度加以系统研究,并将研究成果应用到油田钻采系统开发和设备的设计。所开展的旋转圆管内多相流动机理研究,其研究成果已广泛应用于采油联合站、高含水油气井及边远小区块油田的注水开采过程中,达到国内领先水平,为高含水油田的持续高产稳产提供了技术支撑。针对压裂过程中井下工具冲蚀磨损严重问题,研发了多孔喷砂器,解决了制约超深井、水平井开发的“瓶颈”问题,该技术已达到国内领先水平,2012年获省科技进步三等奖。开展了薄差储层细分压裂管柱内流态特性分析,实现对压裂管柱优化设计,所完成的油气田薄差层增产关键技术研究与应用项目于2014年获省科技进步二等奖。
        (2)石油机械设计理论及其节能技术方向
        该研究方向在“石油机械设计理论和综合配套技术”、“机械采油系统工程及其节能技术研究”、“节能节水技术标准研究” 等研究方面具有明显的行业特色。在石油机械设计理论和综合配套技术方面形成了石油钻井装备设计理论及控制技术和石油修井装备技术特色和优势,开发了“水力增压泵”、“斜直井齿轮齿条钻机”和“石油管具自动上斜管装置”等多个具有自主知识产权的油田特色产品,其中“水力增压泵”和“石油管具自动上斜管装置”已经在大庆、辽河油田得到了推广应用,取得了很好使用效果;  在节能节水技术标准研究方面,石油工程节能技术研究开发中心是我国石油行业节能节水领域唯一的专业研究机构。同时,石油工程节能技术研究开发中心对油田企业积极开展技术培训服务,近年来,在辽河油田、胜利油田、大庆油田、吉林油田及新疆油田进行节能技术、新标准等方面技术培训达600余人次;在机械采油系统工程及其节能技术研究方面,研制形成中采油中后期抽油机高效运行的关键技术及配套工艺处于国内领先水平,在大庆油田得到了推广应用,为企业创造了巨大的经济效益,所完成的油田中后期抽油机井高效运行关键技术与应用研究项目于2013年获省科技进步一等奖。
        (3)机械系统仿真与控制方向
        机械系统仿真与控制是新发展起来的研究方向,已在“石油工业大型设备生产系统的大系统理论研究”、“机械工程理论及现代计算机技术应用”、“石油钻采设备数字化设计及仿真”等方面形成了独特优势和特色。该方向在国内较早系统开展了注水系统、钻/修井自动化装备、特种机器人等机电系统的设计与研究工作。首次建立了油田注水系统仿真与优化控制模型,所研制的注水系统仿真与优化控制程序及装备在油田得到广泛应用,效益显著,获中国石油天然气总公司科技创新一等奖,达到国内先进技术水平。近年来,设计研发的特种石油装备,如自动化修井机、斜直井齿轮齿条钻机、粒子射流冲击钻机、井口机器人、电控存储式油井分层测压仪、长输管道检测机器人、管柱自动移运装置、海洋平台铁钻工等钻/修井自动化装备与特种机器人装备已在油田得到应用。其中,智能电控存储式油井分层测压仪获2014年中国石油和化学工业联合会科技进步二等奖。
        (4)机械设备系统监测、诊断与评定技术方向
        石油生产系统多为大型设备系统。设备的监测、评定及失效分析是保证安全生产的关键技术,通过十几年的深入研究,在“钻修井架安全检测与评价技术、“储罐漏磁检测技术”方向上具有独特的优势和特色,所研发的“恶劣环境下承载承压设备无线应力、振动测试技术”、“在役井架及承载承压设备安全评价技术”、“极端工况下海上钻修井架及平台等设备无损探伤裂纹识别成像评价技术”已达到国际先进水平。完成了中石油HSE重点实验室东北石油大学研究室的建设,并与美国BDI公司实现了钻井修井井架及设备检测评价实验室的共建,已在全国11个油田开展了相关测试和科研工作,每年承担中石油的80余部钻修井架的承载能力检测与安全评定任务。制定行业标准1项;出版学术专著2部;获省部级科技进步奖2项、地厅级科技进步奖5项;科研进款额年均1100万元,通过科技成果转让,为企业创造经济效益超过16.7亿元。

    2动力工程与工程热物理

    东北石油大学动力工程与工程热物理学科始建于建校初期,经过 50 多年的发展,目前已经建设成为黑龙江省一级重点学科,拥有化工过程机械、热能工程 2 支黑龙江省领军人才梯队、过程装备与控制工程国家级特色专业,依托动力工程及工程热物理一级博士后流后站、化工过程机械博士点、动力工程及工程热物理一级硕士学科、中国石油 HSE 重点实验室、黑龙江省教育厅重点实验室等支持,本学科追踪科研前沿,服务石油石化行业,推进科研成果转化,服务区域经济。
 定位与目标:
     根据动力工程及工程热物理学科的主流内涵和前沿发展趋势,结合东北石油大学办学定位、指导思想、发展规划和前期基础等,根据学校所在区域和行业特点,本学科紧密结合石油石化生产过程涉及的动力工程及工程热物理学科基础及应用问题,跟踪本学科国际研究前沿和热点问题,在石油开采、油气集输、炼化加工等过程涉及的动力工程及工程热物理问题优势研究方向上取得重大突破,在声发射检测与安全评价、石油化工流体分离技术及油气水多相流动理论及应用等研究方向上达到国际先进水平,为国家油气生产、能源安全和社会可持续发展提供理论基础和技术保障。
 优势与特色:
     1.声发射检测与评价技术研究。作为国内第一家通过国家计量认证评审的声发射专业实验室,长期从事声发射检测与结构完整性评价技术研究,突破了大型储罐在线检测技术、压力容器在线检测技术等一系列技术难题,参加多部国家标准的制定与修订,曾荣获中国标准创新贡献二等奖;参加完成的《金属压力容器和常压储罐声发射检测及安全评价技术与应用》2010 获国家科学技术进步二等奖,本学科一直引领国内声发射检测技术研究前沿。
     2.流体机械及工程技术与旋流分离技术研究。围绕流体机械工作理论与工程应用,针对石油石化行业所涉及的流体机械装备,在流体机械流场分析、结构优化设计、工作性能分析等方面开展的工作具有一定的优势特色。所研发的油水分离等多相分离装备在石油石化等行业获得应用,并取得显著的经济效益与社会效益。2012 年起承担国家“863”计划课题,对油水分离旋流器流场分布、工作特性及相关处理工艺开展了卓有成效的研究。近四年,“一种气液固三相分离器”获 2014 年中国专利优秀奖,另有  4 项中国发明专利获得授权
     3. 油气水多相流动及油藏多孔介质热质传递研究。在油气水多相流方面:提出了根据油气水多相流流型及相关参数确定安全集输界限的新方法;建立了油气水埋地混输管道热力水力计算方法;开创性地提出了胶凝原油低温水力悬浮输送的思想;基于实验及混沌理论,揭示了胶凝原油水力悬浮输送机理及流型;构建了胶凝原油颗粒分布函数;探讨了颗粒运动轨迹、变形及碰撞规律。在油藏多孔介质热质传递方面:提出了油藏热质传递过程的黑、灰、白“三箱”分析模型,并提出了分形理论多孔介质孔隙分布描述方法,建立了稠油热采过程油藏多孔介质复杂渗流数学模型。本方向已获得三项国家自然科学基金的支持,相关成果获得省部级二等奖一项。   
 人才培养目标:
     本学科培养具有良好科学素质,具备动力工程及工程热物理方面坚实的基础理论和系统的专门知识,深入了解本学科的现状、发展动态和学术研究前沿,熟练掌握本学科的实验方法和应用技能,具有从事动力工程及工程热物理领域的科学研究能力、学术交流能力、工程实践能力、创新能力和组织管理能力。能胜任本学科和相关领域的工程技术、科学研究、教学和管理等工作。人才培养硕果累累,2009 年“石油石化行业紧缺人才培养模式的研究与实践”国家级教学成果二等奖,2009 年“过程装备与控制工程核心课程团队”获黑龙江省优秀教学团队,2010 年“过程装备与控制工程专业”获国家特色专业,此外,获黑龙江省教学成果一、二等奖 5 项。近四年培养博士、硕士毕业生 100 余人。
 学科方向设置:
     根据动力工程及工程热物理学科发展的优势和基础,参考国内外该学科发展的主流内涵和前沿趋势,结合我校在动力工程及工程热物理学科领域及所在的区域和行业特色,立足于学科发展前沿,学科重点设置 4 个研究方向:石油、化工装备现代无损检测与安全评价、石油化工流体机械工程、油气水多相流油气集输过程节能降耗理论及应用、油藏多孔介质热质传递及多场耦合作用机制。
 国内外影响:
     本学科现为黑龙江省一级重点学科,建设有化工过程机械、热能工程黑龙江省领军人才梯队,过程装备与控制工程国家级特色专业,动力工程及工程热物理一级博士后流后站、化工过程机械博士点、动力工程及工程热物理一级硕士学科、国家计量认证实验室(声发射检测与完整性评价实验室),中国石油 HSE重点实验室(安全检测与评价重点研究室)、黑龙江省教育厅重点实验室(化工过程机械实验室)等,并且与美国物理声学公司建立现代中美无损检测技术联合实验室,先后选派多名青年骨干教师赴美国、英国等国世界知名高校做访问学者,其中多名学者活跃在国内外学术前沿,使本学科影响力不断扩大。
     本学科多项创新性成果荣获国家科技进步二等奖、黑龙江省科技进步一、二、三等奖、中国标准创新贡献奖、中国石油和化工联合会科技进步奖、黑龙江省省长特别奖等 20 余项,研究成果达到国际先进水平。近五年来,骨干教师在 Materials Evaluation 、Energy  Conversion and Management、Petroleum Science、工程热物理学报、化工学报、航空动力学报、力学学报等国内外重要刊物上发表论文 200 余篇,其中  SCI/EI等收录 50 余篇。

  3流体机械及工程

      流体机械及工程学科研究工作始于上世纪80年代末,2006年“流体机械及工程”学科获批为黑龙江省级重点学科,2013年被黑龙江省政府批准为黑龙江省级领军人才梯队重点学科。学科带头人:蒋明虎教授,后备带头人:赵立新教授、王素玲教授。
      流体机械及工程学科以黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室、动力工程及工程热物理一级学科博士后流动站、机械工程博士授权一级学科,以及机械工程、动力工程及工程热物理等硕士点为平台,涵盖机械设计制造及其自动化和过程装备与控制工程等本科专业。梯队成员25人,其中,教授10人(博士生导师6人),副教授12人,博士学位人员18人。学科研究成果及水平处于国内先进水平,部分成果达到国际同行业先进水平。
      本学科经过近30年的建设,在“旋流分离技术”、“机械采油节能技术”、“流体设备无损检测”及“流体机械仿真技术”等方面形成了特色的研究方向。
   (1)旋流分离技术
      该方向主要研究多相流理论及分离技术、优化技术研究等。在非均相多相流理论分析、旋流分离技术研究等方面具有较高的学术地位。研制了井下分离水力旋流装备、油田采出液预分离旋流装备、污泥浓缩与稠化工艺技术与装备、旋流气液分离装备等,在大庆等油田和中船重工获得推广应用,该方向近三年承担了国家“863计划”课题、中国博士后科学基金特别资助项目等多项高级别科研课题,获得授权发明专利11项。
   (2)机械采油节能技术
      油田采油工程及油田地面工程领域内的节能技术研究、节能技术和节能产品的推广,已经在“提高机械采油系统效率”、“机械采油系统节能配套技术”、“节能型永磁电机的研究与推广”、“油田能源有效利用及推广”、“油田注水系统生产过程仿真与优化运行控制技术”、“油田地面工程系统分布式协同设计技术”和“新型节能增压注水泵设计”等研究方向上具有特色与优势,在国内外具有一定的影响。研制形成了采油中后期抽油机高效运行的关键技术及配套工艺处于国内领先水平,在大庆油田得到推广应用,为企业创造了巨大的经济效益,成果于2013年获黑龙江省科技进步一等奖。
   (3)流体设备无损检测
      机械装备检测与评价研究方向采用声发射检测、磁检测、应力检测等方法,实现了机械装备的检测、结构损伤表征与完整性评价,在压力容器大型结构、大型常压储罐检测与评价方面取得大量研究成果,曾获国家科技进步二等奖,研究成果处于国内领先水平。
   (4)流体机械仿真技术
      流体机械仿真方向在高压注水井下设备及岩体的强度模拟仿真方面具有了优势特色,该方向以室内水力模拟实验系统为基础,结合损伤断裂理论,开展了井下杆管柱的力学行为研究以及井下岩体脆性断裂形态的研究,所研究形成的三维岩体裂缝形态的仿真方法处于国内先进水平,目前,该科研方向已承担2项国家自然科学基金和1项国家“973”专项课题。

    4动力机械及工程梯队

    “动力机械及工程”是省重点学科动力工程及工程热物理下属的一个二级学科,能源特色鲜明。该梯队现有成员28人,平均年龄40岁,其中教授8人,副教授8人,博导5人,博士占比68%梯队成员结构合理。

梯队围绕机械采油动力系统优化与设计、动力机械建模与仿真、动力机械结构强度与失效预防、动力机械状态监测与故障诊断等优势方向进行攻关。5年,建设有省级精品线上和线下课程3门,获省厅级优秀教学成果一等奖4项,二等奖4项。承担国家和省部级项目38项,企业合作项目31项;发表学术论文210篇,其中SCIEI收录66篇;获国家发明专利35项,发布国家标准1项;获省部级科技进步二等奖4项、三等奖1项,市局级及其它奖励18项。

梯队充分发挥行业和振兴东北老工业基地的优势,与企业开展产学研深度融合,基于负载系统和动力系统优化的油田中后期抽油机井高效运行技术;基于水力机械建模和仿真、失效分析和新型耐磨耐蚀涂层油气田薄差层增产技术;基于动力机械检测和寿命评价技术的机械采油装备再制造技术等项目实施,取得了很好的经济效益和社会效益。每年平均科研和对外科技服务经费约1200余万元,在国内同类学科中居前列。

 

   
机械科学与工程学院
   


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