项目负责人

郝冠男

所属领域

□新一代信息技术 □人工智能 □现代医药 □智能网联新能源汽车 □高端化工与新材料 □现代轻工 □未来产业 □食品与生物制造□低空经济√绿色能源√智能装备 □智能家电

项目简介

（150字）

本项目针对石油钻探随钻测井井下供电难题，突破传统高温锂电池续航有限、涡轮发电机安装受限、供电可靠性差等痛点，创新提出钻井液冲击与钻具振动双源驱动、分布式压电俘能、分级可调发电、分布式协同储能的井下随钻供电系统，实现作业全过程持续俘能发电与供电功率精准匹配，具备显著技术创新性与工程应用先进性，为随钻测井长效稳定供电提供全新路径。

核心竞争力

创新性：本发明摒弃传统单一能量采集方式，系统创新性融合钻井液流体冲击动能与钻杆机械振动动能双源发电模式，依托井下钻井作业固有工况资源，实现作业全过程持续俘能发电。可根据井下测井、传感、中继设备的实际功率需求，灵活调整俘能单元级数、基梁数量与结构尺寸，实现供电功率与井下负载的精准匹配，适配不同井型、不同钻井工况的供电需求。同时，采用分布式储能单元与多级压电振动俘能单元协同设计，实现电能的管理、协同、存储和集成，在非钻进工况下仍可为测量传感器持续供电，形成绿色低碳的井下分布式供电新模式，为随钻测井长效稳定供电提供了全新思路。

先进性：本发明克服了有线供电布线复杂、涡轮发电机冲蚀磨损、电池供电续航受限等技术缺陷，显著提升井下随钻数据实时传输效率，为智能钻井、分布式井下监测系统提供核心硬件支撑，为随钻测井长效稳定供电提供全新技术路径，具备显著的技术革新价值与节能降本优势。系统结构简单、安装位置不受限，可随钻杆在井下任意位置移动，实现电能的分布式采集和利用；双能源冗余设计有效避免单一能源失效导致供电中断，提高井下供电可靠性；同时减少锂电池下井和更换频次，降低安全环保风险，契合能源绿色低碳转型和安全生产政策导向，在山东及全国油气勘探开发领域具有广阔的推广应用前景。

知识产权情况

（专利、软著等）

本团队围绕核心技术“一种井下双源驱动的随钻分布式供电系统及其运行方法”，针对传统井下供电续航短、适应性差、能量利用率低、工况适配性不足等痛点，从“基础俘能铺垫—核心技术创新—运行方法优化—多工况技术拓展”等多个维度完成分层布局。各专利技术相互关联、层层递进，既实现了核心技术的全方位壁垒保护，也完成了同类能量收集技术的延伸拓展。

（1）Hao G, Yang W, Li Z. Downhole Dual-Source Driven Distributed Power Supply System for Measurement While Drilling and Its Operating Method, 2024-12-20，海外多国布局，F/PT/NC/0/2024/15415（已授权）。形成了双源驱动分布式供电系统多物理场仿真建模方法，实现核心技术的海外知识产权布局与授权落地，为核心技术的基础俘能技术铺垫。

（2）郝冠男,李志楠,杨伟家.一种井下双源驱动的随钻分布式供电系统及其运行方法，2024，CN117846572A（等待实案提审）。创新构建井下双源耦合驱动的随钻分布式供电架构，提出适配随钻作业的系统运行控制策略，解决井下单一振动俘能能量不稳定、供电连续性差的行业痛点，实现井下能量的高效采集、耦合调控与分布式稳定供电，是整套技术体系的核心壁垒。

（3）郝冠男,张帅,于然,卢立欣.一种涡轮式管道内流驱动屈曲梁压电能量收集装置及方法，2025，CN119945194A（等待实案提审）。进一步拓展流体激励能量收集场景，创新涡轮式耦合屈曲梁结构，丰富了双源、多源能量收集的技术路径，实现核心技术的场景延伸与迭代升级。

（4）郝冠男,李梦想,卢立欣,于然.基于悬臂梁结构的摩擦电-压电混合液滴能量收集装置，2026（已受理）。融合压电、摩擦电双俘能机理，进一步拓展多工况能量收集技术储备，实现单一压电俘能向复合多机理俘能技术的升级。

另外，围绕本核心技术，还在行业权威期刊上发表核心论文一篇（郝冠男,李志楠,沈辉,等.井下随钻星型压电振动俘能结构输出特性[J].中国石油大学学报(自然科学版), 2026, 50(01): 232-239. (EI卓越梯队期刊)），体现了本核心技术的创新价值。

市场应用及发展前景

市场应用：（1）应用领域明确，直接服务山东油气勘探开发主战场。

本发明提供的一种井下双源驱动的随钻分布式供电系统及其运行方法，主要应用于石油钻探领域中的随钻测井技术，可配合随钻声波测井、随钻电阻率测井、随钻核磁测井等仪器使用，在钻井过程中为井下测量传感器、无线中继器等设备提供稳定、持续的电能。山东地区作为我国重要的石油和天然气生产基地，勘探开发需求旺盛，胜利油田等老油田进入精细勘探、加密调整和剩余油挖潜阶段，对随钻测井装备的供电可靠性、续航能力和分布式部署能力提出了更高要求。本技术产品可直接嵌入现有随钻测井作业流程，具有明确的目标市场和现实需求。

（2）契合山东石油化工产业基础，便于形成产业链协同

山东地区拥有多个重要的石油化工基地和高端化工产业园区，聚集了大量石油化工企业，形成了较为完整的随钻测井技术产业链，包括随钻声波测井、随钻电阻率测井、随钻核磁测井等。本技术产品作为随钻测井仪器的硬件支撑和数据传输平台，处于产业链上游关键配套环节，可与省内钻具制造、测井仪器、传感器、无线中继器、井下电源等企业形成协同配套关系。依托山东现有的石油化工产业园区和高端化工产业集聚优势，本技术产品具备就近转化、就近配套、就近应用的产业化条件，能够有效降低物流和协作成本，加快产品从中试走向批量生产。

（3）解决行业痛点，市场替代空间清晰

目前随钻测井仪器井下供电主要依赖有线供电或锂电池供电，存在供电时间有限、需频繁更换电池、非钻进工况下供电中断等问题。本技术产品通过钻井液冲击与钻具振动双源驱动，利用多个串联的压电振动俘能单元实现井下电能的持续采集，并通过分布式储能单元实现电能的管理、协同、存储和集成。一方面可为随钻测井仪器设备和无线中继器提供电能，另一方面可在非钻进工况下为测量传感器提供持续电能，避免定期更换锂电池。该技术直接回应了山东地区油气勘探开发中随钻测井供电可靠性不足、维护成本高、安全隐患大等实际问题，具备清晰的市场替代空间和推广价值。

发展前景：

（1）山东油气勘探开发持续投入，市场需求稳定增长

山东作为我国重要的石油和天然气生产基地，老油田稳产、新区块勘探、非常规油气开发及深井钻探持续推进，随钻测井技术应用规模不断扩大。随着随钻声波、电阻率、核磁测井等技术产业化日趋成熟，井下仪器对供电系统的功率、续航、可靠性和分布式部署能力要求持续提高。本技术产品作为随钻测井产业链关键配套，有望伴随山东油气勘探开发投入增长获得稳定市场空间。

（2）产业链完整、政策导向契合，产业化条件成熟

山东拥有多个石油化工基地和高端化工产业园区，形成了较为完整的随钻测井技术产业链，本技术产品所需压电振动俘能单元、压电环形叠堆、分布式储能单元等核心单元可依托现有高端化工、装备制造和石油化工产业基础配套加工和系统集成，有利于快速完成中试放大和批量生产，缩短产业化周期、降低投资风险。同时，在能源绿色低碳转型、安全生产和环境保护政策持续趋严背景下，本技术产品通过双源驱动和分布式储能，减少锂电池使用和更换频次，降低安全环保风险，符合政策导向，市场接受度将逐步提高。

（3）技术可拓展性强，经济和社会效益显著

本发明通过调整压电振动俘能单元数量、基梁结构尺寸和数量，可匹配不同测量短节功率需求，并可拓展至智能钻杆无线中继供电、井下分布式发电网络、非钻进工况持续供电等场景，形成系列化产品和平台化应用。项目投产后，预计建设期半年，1年达到部分设计产量，2年达到设计产量，有望逐步替代部分传统井下供电方案，形成稳定销售收入和利润来源，同时提高随钻测井作业效率、降低维护成本、减少安全环保风险，对推动山东能源绿色低碳转型、促进技术创新和产业升级具有积极的社会效益。山东地区作为我国重要的石油和天然气生产基地，勘探开发需求旺盛，也制定了一系列政策和规划指南，旨在推动能源绿色低碳转型、加强安全生产和环境保护、促进技术创新和产业升级。山东地区拥有多个重要的石油化工基地和高端化工产业园区，聚集了大量的石油化工企业，形成了较为完整的随钻测井技术产业链，包括随钻声波测井、随钻电阻率测井、随钻核磁测井等，为随钻测井技术的产业化应用提供了广阔前景。

项目估值及融资计划

1.该成果转化项目预估市场值：6000万元。

2.资金需求及用途：项目转化预计需要资金680万元。

（1）设备研发与制造：320万元。

（2）市场推广与销售：120万元。

（3）运营与售后服务：240万元。

3.投资回报：预计投资回报率约58%，投资回收期2.5年。

项目成熟度

√实验室阶段 □小试阶段 □中试阶段 □市场化阶段

成果转化方式

√技术转让 □技术许可 □技术开发□作价入股 □合作开发

项目负责人简介

负责人简介：郝冠男，青岛市金种子人才，青岛大学青年卓越人才，硕士生导师。分别于山东大学机械工程学院、法国国立应用科学学院（INSA）和中国石油大学（华东）获得学士、硕士（工程师文凭）和博士学位，并曾在法国Yves Rocher集团和北京机械工业自动化研究所担任工程师，现为青岛大学机电工程学院测控技术与仪器系教师，主持山东省自然科学基金1项，人才项目2项，横向课题3项，参与国家自然科学基金1项，发表SCI论文20余篇，授权专利10余项。

研究方向：新能源发电系统设计、高效无网格数值分析方法和机械系统动力学建模与控制等。

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