近日，由中国科学院宁波材料技术与工程研究所和北京捷杰西石油设备有限公司、宁波伏尔肯科技股份有限公司、北京力合大科科技有限公司、中国石油集团油田技术服务有限公司组成的产学研用联合创新团队共同完成的“钻完井复杂工况超高压机械密封关键技术与工业化应用”成果荣获2022年度机械工业科学技术奖技术发明奖三等奖。

　　在我国能源自主率提升战略需求以及国家能源安全的迫切需要背景下，我国加大了对塔里木、四川、鄂尔多斯盆地和深海的石油勘探力度，急需能够满足超高压、强振动、轴向颠震恶劣工况的新型机械密封冲管。项目团队紧紧围绕超深井钻完井的需求，对机械密封冲管的关键材料和结构进行攻关，发明了使碳化硅陶瓷密封环增强增韧的高活性超细原料技术、碳化硼烧结助剂、类纤维体复相工艺和微裂纹原位弥合工艺等技术；提出了大尺寸超细纳米晶金刚石薄膜制备技术以及与增强增韧碳化硅配副方案；研发了平衡式浮动结构机械密封冲管总成。解决了冲管的密封摩擦副材料的强度韧性和摩擦系数过高的问题，使机械密封冲管在耐高压、抗冲击、耐磨蚀和动态特性、可靠性、适用性上得到了大幅度提升。该技术成果在塔里木盆地的超深井钻完井、川渝地区页岩气开采、海洋石油平台钻探等重大石油工程项目中得到了推广应用，促进了现场“大钻压、大扭矩、大批量、高转速、高排量”激进钻井参数的应用，提高了钻井机械钻速，并创造了一批钻井纪录，获得了应用单位的好评。

　　其中，中科院海洋新材料与应用技术重点实验室功能碳素材料团队李赫研究员带领团队针对碳化硅/碳化硅机械密封配副在干磨时摩擦系数高带来的能耗上升和服役性能下降的问题，提出采用金刚石/碳化硅进行配副的方案，通过超细纳米晶金刚石晶粒调控技术在碳化硅动环表面上沉积6～8微米厚的超细纳米晶金刚石薄膜，结合超细纳米晶金刚石表面精密研磨抛光技术显著降低密封副之间的摩擦力，开发出低磨损高性能碳化硅/金刚石配副，提高了服役性能。

　　机械工业科学技术奖是由中国机械工业联合会和中国机械工程学会共同设立并经国家科学技术部批准，在国家科技奖励主管部门登记的面向全国机械行业的综合性科技奖项，是我国机械工业领域最高的行业科学技术奖，在行业中具有较大的影响力和权威性。2022年度共评出授奖项目446项，其中技术发明奖25项。

中科院宁波材料所