助力国家能源安全华中大团队打通数字油气田最后一公里

  近日，在刚刚落幕的湖北省第十三届“挑战杯 中国银行”大学生课外学术科技作品竞赛中，来自华中科技大学电气与电子工程学院的“慧眼识电”团队凭借作品“基于Hz级电磁波的井下远距离无线通信装置”，一路过关斩将，最终以小组总分第一获得机械与控制类特等奖。

  当今世界，油气是不可或缺的战略资源。我国作为全球最大油气进口国，73%的石油和45%的天然气依赖进口，能源安全问题突出。尽管我国页岩油气储量超过美国，但由于开采技术落后等原因，开采成本是其数倍。未来能源领域的发展的策略之一，是通过技术革新实现油气行业的数字化与智能化，达到降本增效的目的。据BP公司预测，实现油井的数字化与油田的智慧化后，产量可提高8%，综合经营成本将减少5%，而解决井下通信难题堪称是实现油井数字化和智慧化的“最后一公里”。

  “将论文书写在祖国大地，服务国家重大战略需求，既是我们一代代华中大学子的传承，更是我们的追求！” 小组成员刘昶同学说到。“慧眼识电”团队聚焦井下通信问题，针对在数字化、智慧化的油井中进行井下通信时5G、WIFI等空间辐射通信会被屏蔽的特点，采用Hz级电磁波沿套管与地层交界面纵向传输，通过在广袤地层中建立极其微弱的电磁场来实现通信。

  团队在信道、天线、编码三方面做创新：提出了基于场路一体化的分析方法，首次阐明了低频电磁波在井下衰减的规律；突破金属屏蔽的低阻抗限制，发明了新型极低频数字功率放大器，改变了电磁波无线通信只能用于裸眼井段、难以用于套管井段的历史；针对几Hz带宽，发明混合调制解调技术，满足了钻井、试井等实时性要求比较高的需求。

  据悉，小组成员均来自华中科技大学“智慧油田”交叉团队，4名核心成员已被强电磁工程与新技术国家重点实验室免试攻读研究生。在历时三年的研发历程中，在陈庆教授的指导下，团队累计完成十项国家发明专利的申请（七项已获正式授权），授权软件著作权2部，发表论文1篇。

  团队研制的样机在中石化和中石化进行了四次井测试，单级传输可达4913m，中继传输可达6698m，性能达到国际领先水平，打破国外技术垄断，满足了我国5000m以上深井开发需求。目前形成品2台，在国家级页岩气示范区等地应用效果非常明显。整体技术获得了中石油、中石化多个部门和电气与石油领域多位专家的高度评价，未来在油气行业应用前景广阔。