石油被譽為“黑色的金子”、“工業的血液”，它的寶貴已成為世界共識，無需贅言。如何更經濟、清潔、安全高效地開發和利用油氣資源，對實現我國能源可持續發展戰略至關重要。
建國初期，我國石油工業基礎薄弱，石油勘探開發技術及裝備幾乎全部依賴進口。隨著國民經濟的快速發展，特別是改革開放以來，國內油氣供需矛盾日益突出，油氣對外依存度逐年攀升。
為了緩解國內油氣供需壓力，上世紀初我國油氣勘探開發已開始從內陸向偏遠的沙漠、海洋轉移，由淺層向復雜的深層、超深層推進，勘探領域的擴大對油氣開發技術及裝備提出了更高的要求。
然而，國外先進技術及裝備長期對我國實行封鎖，核心技術及裝備僅提供服務，并不出售產品，且服務價格十分昂貴，嚴重制約了我國油氣工業的發展。
為了促進復雜油氣領域的勘探開發，保障國家油氣供應，保證國家能源安全，在西南石油大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室、石油天然氣裝備教育部重點實驗室、石油管力學和環境行為重點實驗室、巖石破碎學與鉆頭研究實驗室等的大力支持下，劉清友教授在1999年成立了油氣裝備現代設計與仿真實驗室，旨在解決我國油氣開發過程中的復雜桿、管、柱力學行為問題和核心裝備研發技術，打破國外封鎖，實現我國油氣裝備的國產化。
十幾年來，實驗室立足國家戰略需求，圍繞我國石油天然氣裝備領域科學發展和技術進步中的基礎理論問題和應用技術問題，開展了一系列創新性研究工作，取得了多項令人矚目的研究成果并實現應用，經濟效益和社會效益顯著。
鑄造油氣井的“脊梁”
油氣井桿管柱好比人的“脊梁”，是連接地面和幾千米井底的關鍵設備，易因縱、橫、扭耦合振動而發生磨損、斷裂等事故。隨著油氣資源勘探的發展，深井、超深井、水平井、大位移井等復雜結構井的管柱力學行為研究已成為研究焦點。
從上世紀80年代開始，劉清友教授就帶領團隊從事深井和復雜結構井桿管柱力學行為和安全可靠性基礎理論研究工作。
在國家科技重大專項“低滲氣藏完井整體優化技術”“深水油氣井測試關鍵技術研究”，國家自然科學基金項目“基于氣體鉆井的鉆井系統動力學特性研究”、“基于鉆井系統動力學的井眼軌跡預測理論及控制方法研究”等項目的資助下，他們從系統動力學角度建立了深井管柱力學行為研究理論模型，取消了國內外多年來一直采用周期函數作為鉆柱下端邊界條件的假設，率先提出并建立了基于鉆井系統動力學的井眼軌跡預測與控制理論。
同時，他們建立了包括深井注水、酸壓、深水測試等在內的多套桿―管―柱動力學模型及設計方法，完善和發展了油氣井桿管柱力學理論體系和研究方法，提高了我國深井和深海復雜結構井鉆井的整體理論水平。
在對陸上復雜結構井桿管柱力學行為研究的基礎上，2010年他們開始針對海洋深水鉆井理論，尤其是深水、超深水鉆井隔水管系統力學行為及安全控制技術這一世界難題開展研究工作。
通過多年的理論和實驗研究，劉清友帶領團隊取得了豐碩成果：
在世界上首次提出基于海洋環境與鉆井工況耦合作用下的隔水管理論分析方法與實驗技術，發現了深水鉆井隔水管的“三分之一效應”與“上下邊界效應”，建立了深水、超深水鉆井隔水管系統力學行為模型。
研制出了世界上第一套深水鉆井隔水管力學行為分析實驗系統。
根據深水、超深深水的海洋環境載荷及實際鉆井工況，創立了相應的安全鉆井技術體系，編寫了《深水鉆井隔水管安全操作指南》，并成功應用于“海洋石油981深水半潛式鉆井平臺”的施工作業。
系列研究成果先后獲得國家科技進步特等獎、二等獎各1項，獲省部級科技進步獎一等獎2項、三等獎1項。
研制石油裝備“小巨人”
“鉆頭不到，油氣不冒?！便@頭好比入地的火箭，有石油裝備“小巨人”的稱號，其性能直接影響整個油氣勘探開發的進程和效益。
1909年，世界上第一只牙輪鉆頭在美國問世。在大半個世紀的油氣開發進程中，鉆頭設計的核心技術與方法，一直被國外壟斷。
為了改變被動處境，在美國SMITH公司國際合作項目、國家科技重大專項和國家自然科學基金等10余項項目的資助下，劉清友教授帶領實驗室圍繞深井巖石力學及破碎學和高速石油鉆頭設計分析等重要基礎理論問題和關鍵技術開展了系統研究工作。
15年不舍晝夜，15年潛心鉆研，15年持續攻關，終于迎來了從理論到技術到產品最終到應用的全面突破。
他們研制了世界上最先進的高壓高溫巖石可鉆性實驗測試系統，建立了基于深井快速鉆井的鉆柱―鉆頭―巖石互作用三維耦合振動系統動力學模型、牙輪鉆頭九自由度動力學模型，揭示了牙輪鉆頭破巖機理。
他們解決了含隨機變量、離散變量與連續變量的非線性復雜力學模型的求解難題，開發出了具有自主知識產權的鉆頭與井底巖石互作用仿真軟件，并轉讓到美國SMITH TOOLS公司在內的國內外知名鉆頭制造商。
他們創建了牙輪鉆頭破碎巖石的基礎理論體系和優化設計方法，并最終研制出了盤式三牙輪鉆頭、高速牙輪鉆頭、金剛石-牙輪復合鉆頭等具有自主知識產權、市場競爭能力強的多種系列鉆頭。
他們的成功打破了少數國家在深井鉆井提速技術和鉆頭上的多年壟斷地位，而相關產品的應用，更為我國鉆頭制造企業和鉆井公司創造經濟效益近20億元。
相關成果與鉆柱系統動力學成果同獲國家科技進步二等獎1項，四川省科技進步一等獎2項、二等獎1項。
開發非常規油氣“利器”
2008年7月29日，“2500型壓裂泵車”進行工業應用。
2013年3月19日，世界首臺“3000HP壓裂泵車”亮相。
它們，特別是“3000HP壓裂泵車”的研制成功，填補了國內大型壓裂裝備的空白，極大地滿足了我國非常規油氣資源的規?；_發需求。這兩項成果的研制過程中，劉清友教授及其帶領的團隊發揮了重要作用。 據了解，我國非常規油氣資源儲量巨大，但普遍埋深均在3000米以上，油氣儲層具有高壓力、高應力、高熱演化度等典型特征。而大型體積壓裂是開發該類油氣資源的關鍵技術。
劉清友教授介紹，為了解決大規模體積壓裂核心技術及裝備國產化難題，實驗室與中石化石油工程機械有限公司第四機械廠開展了聯合攻關，并在多年的努力下，突破了大功率壓裂車、超高壓管匯、壓裂泵高強韌材料輕量化技術、大型集群控制等核心技術，實現了這兩種類型壓裂泵車的成功研制。
目前，相關產品已出口至俄羅斯、中東、亞洲等多個國家和地區，大大提升了我國大型油氣裝備的核心競爭力和國際影響力，獲得了2015年國家科技進步二等獎。
同時，他們的探索沒有放過在非常規油氣資源中占有重要地位的頁巖氣。我國的頁巖氣資源雖然豐富，但卻存在一個普遍問題：頁巖氣富集地區位處偏遠山區且嚴重缺水，這嚴重影響了資源開發與利用。
為了解決這一難題，劉清友教授帶領團隊在國家973項目、國家自然科學基金重點項目等的支持下開展了一系列研究，不僅研制出了我國首臺微小井眼連續管復合鉆機，還形成了一套氣體鉆水平井的長水平段極限延伸能力計算、水平井氣體攜巖、井斜控制、預防鉆具斷裂失效等系列技術體系。
此外，劉清友教授還在國內首次提出智能鉆井系統的概念，并根據水平井施工作業和油氣長輸管道的可靠檢測需求，于2005年開始開展井下及管道機器人研究工作。
到目前為止，已研制出被動輪式螺旋管道機器人、螺旋履帶式管道機器人、螺旋蠕動式管道機器人、主動螺旋式管道機器人、模塊化管道機器人、液壓蠕動式管道機器人六代樣機。
他們開創性地提出了一種利用鉆井機器人鉆多分枝魚骨徑向微小井眼的頁巖氣儲層鉆完井和增產方法，采用自主研發的主動螺旋式管道機器人驅動微鉆頭，沿水平井徑向鉆出50米～200米的微小井眼陣列，再利用液體炸藥進行燃爆，形成深入儲層內部的裂縫網絡，節約水資源，解決了超過4000米深層頁巖難以實現體積改造的瓶頸問題，引起國內外廣泛關注。
系列研究成果已申請國際專利4項、國內發明專利5項。
十年磨一劍
鍛造石油裝備尖兵
在16年的發展歷程中，在劉清友教授的帶領下，實驗室已形成一套集基礎理論研究、實驗研究、新產品研制、產業化推廣應用于一體的石油天然氣裝備及井下工具研發體系，成為中國油氣開發裝備領域的領軍者之一。
他們先后承擔、完成國家973重點基礎研究項目、國家863計劃項目、國家科技重大專項、國家自然科學基金等各類項目90余項；研究成果先后獲得國家科技進步特等獎1項，國家科技進步二等獎2項，省部級科技進步獎11項；累計獲得美國專利1項、國家發明專利40余項，申請國際專利13項，開發專用仿真軟件8套，發表文章500余篇，撰寫專著8部。
與豐碩成果相伴的，是一支知識結構、年齡結構、學歷結構、職稱結構及學緣結構合理的、高水平的、學術思想活躍的、一流科學研究創新團隊的形成。團隊現有專職研究人員28人，涵蓋機械工程、石油工程、計算機科學、材料工程、電信工程、力學和數學等多個學科、專業。多年來，已培養碩、博士研究生100余名，博士后13名，歷屆畢業生已成為油氣勘探及裝備研發的骨干成員。
在鍛造團隊、培養人才、修煉“內功”的同時，劉清友也帶領實驗室積極與外部實驗室、企業廣泛合作，強強聯合。比如他們在高速牙輪鉆頭領域的突破與應用，就是與寶石機械成都裝備制造分公司通力合作的結晶，而“連續油管鉆機”則是與四川宏華石油設備有限公司共同完成……
2009年5月，四川省石油化工裝備產學研創新聯盟隆重成立，該聯盟由西南石油大學聯合四川石油管理局鉆采工藝技術研究院、四川石油管理局裝備制造公司等9家四川省石油天然氣裝備龍頭企業共同成立，旨在通過產學研合作，加速推進高校在石油及天然氣裝備制造領域的科技成果轉化和產業化，進一步提升四川乃至全國在石油化工裝備領域的技術水平。
這一聯盟的成立，為劉清友教授和實驗室提供了更廣闊的平臺與資源，更利于相關成果的加速轉化應用。
到目前為止，他們自主研制了我國首臺連續油管鉆機、世界首臺“3000HP壓裂泵車”，主持及參加了盤式牙輪鉆頭、浮動套軸承高速牙輪鉆頭、金剛石-牙輪復合鉆頭、深井鉆機、高性能振動篩、鐵鉆工、海洋修井機、高壓井口裝置、旋轉防噴器、高壓閥門、高性能封隔器、井下機器人等10多種新產品的研制。
每一項成果，都是從解決關鍵科學和技術問題出發，以成果工業、產業化為目標，已經先后在寶雞石油機械有限責任公司、四川宏華石油裝備制造公司、江漢石油鉆頭股份有限公司、中石化石油工程機械有限公司第四機械廠等20余家主要油氣裝備制造企業轉化10多種、60多個系列的新產品和新技術，在中石油、中石化和中海油等所屬的20余個國內油氣田推廣應用。產品遠銷中東、獨聯體、北美、蘇丹等40個國家和地區，不僅打破了國外的技術壟斷，推動了我國油氣裝備產業技術由國外引進向國內自主研發轉變，引領了行業的轉型升級，更使我國由石油裝備進口國變成出口國，為我國石油裝備制造業的發展作出了重要貢獻。
“為祖國加油，為民族爭氣?！边@并不是一句虛幻的口號，而是一個需要踏實踐行，為之奮斗終身的錚錚誓言。劉清友教授和他所領導的油氣裝備現代設計與仿真實驗室，正是這句誓言的忠實踐行者?！安唤浺环畯毓?，哪得梅花撲鼻香?！苯裉斓某煽兪强科D苦奮斗一點點積累而來的，油氣裝備現代設計與仿真實驗室將繼續奮勇前行，為我國石油行業的發展培養精兵強將，為我國石油裝備的騰飛鑄造尖兵利器！
